如图a所示,空间存在B=0.5T,方向竖直的匀强磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=
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如图a所示,空间存在B=0.5T,方向竖直的匀强磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=
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如图a所示,空间存在B=0.5T,方向竖直的匀强磁场,MN、PQ是水平放置的平行长直导轨,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒。从零时刻开始,对ab施加一个大小为F=0.45N,方向水平向左的恒定拉力,使其从静止开始沿导轨滑动,过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触,图b是棒的速度--时间图像,其中AO是图像在O点的切线,AB是图像的渐近线.除R以外,其余部分的电阻均不计.
(1) 求R的阻值.
(2) 当棒的位移为100m时,其速度已经达到了最大速度10m/s,求在此过程中电阻上产生的热量.
答案
(1)
(2)20J
解析
试题分析:(1)(5分)在0时刻棒受到拉力F和摩擦力f的作用,加速度等于直线AO的斜率.
据牛顿第二定律
由图知
由以上两式得
当棒达到最大速度v时,电动势为E,电流为I,棒受到的安培力为F安,则
此时棒处在平衡状态
由以上公式得
(2)(5分)电阻R上产生的热量等于过程中导体棒克服安培力所的功W
由动能定理
带入数据得
则:此过程中电阻上产生的热量为20J
点评:在解题中要注意分析过程,通过爱力分析找出力和运动的关系;再分析各力的做功情况,可利用能量守恒或功能关系求解.
举一反三
如图所示,平行导轨间距为
d
,其左端接一个电阻
R
.匀强磁场的磁感应强度为
B
,方向垂直于平行金属导轨所在平面.一根金属棒与导轨成
θ
角放置,金属棒与导轨的电阻均不计.当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度
v
在导轨上滑行时,通过电阻
R
的电流强度是( )
A.
B.
C.
D.
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如图所示,
MN
、
PQ
为两条平行放置的金属导轨,左端接有定值电阻
R
,金属棒
AB
斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为
B
的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为
l
,金属棒与导轨间夹角为60°,以速度
v
水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )
A.I=
B.I=
C.I=
D.I=
题型:不详
难度:
|
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如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为
L
=1 m,上端接有电阻
R
=3 Ω,虚线
OO
′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场,现将质量
m
=0.1 kg、电阻
r
=1 Ω的金属杆
ab
,从
OO
′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的
v
-
t
图象如图乙所示(取
g
=10 m/s
2
).求:
(1)磁感应强度
B
的大小.
(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻
R
产生的热量.
题型:不详
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如图所示装置中,线圈A、B彼此绝缘绕在一铁芯上,B的两端接有一电容器,A的两端与放在匀强磁场中的导电轨道连接,轨道上放有一根金属杆ab.要使电容器上板带正电,金属杆ab在磁场中运动的情况可能是:
①向右减速滑行 ②向右加速滑行
③向左减速滑行 ④向左加速滑行
以上选项正确的为( )
A.①④ B.②③ C.①② D.③④
题型:不详
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如图所示,一对平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距
=1.0 m,左端接有阻值R=1.0Ω的电阻,一质量m=0.2 kg,电阻忽略不计的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=1.0 T,棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动(棒MN在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触),当电阻R产生热量Q =" 5.8" J时获得稳定速度,此过程中,通过电阻R的电量q =" 2.8" C(g取10m/s
2
),求:
(1)棒MN达到的稳定速度多大?
(2)棒MN从静止开始到稳定速度的时间是多少?
题型:不详
难度:
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