如图为一电梯简化模型,导体棒ab架在水平导轨上,导轨间加有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度。导体棒ab通过轻质细绳与电梯箱体相连,所有摩擦都不计,已知ab棒的长度
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如图为一电梯简化模型,导体棒ab架在水平导轨上,导轨间加有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度。导体棒ab通过轻质细绳与电梯箱体相连,所有摩擦都不计,已知ab棒的长度
题型:不详
难度:
来源:
如图为一电梯简化模型,导体棒ab架在水平导轨上,导轨间加有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度
。导体棒ab通过轻质细绳与电梯箱体相连,所有摩擦都不计,已知ab棒的长度为
,质量不计,通过的电流大小为
,电梯箱体质量为
,求:
(1)为了能提起电梯箱体,导体棒ab中的电流方向应朝哪?大小至少为多少?
(2)现使导体棒以恒定的功率
(即安培力的功率)从静止运行,试通过列式分析ab棒中电流的大小如何变化?
(3)若在题(2)中
W,电梯箱体上升
高度时,运行达到稳定状态,则此过程电梯运行的时间为多少?
答案
(1)10A(2)
在变小(3)0.45s
解析
试题分析:(1)b到a,
,得
. (3分)
(2)
,
因为
在增大,而功率
不变,所以
在变小, (2分)
当
时,箱体做匀速直线运动,导体棒中电流保持不变. (1分)
(3) 当
时,
得
,速度
(2分)
得
s (2分)
点评:难度中等,注意题目中,导体棒受力平衡时速度达到最大,以后动能不变,由于电机的功率不变,可利用W=Pt计算
举一反三
如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计,金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电量为q时,棒的速度大小为
,则金属棒ab在这一过程中
A.加速度大小为
B.下滑位移大小为
C.产生的焦耳热为
D.受到的最大安培力大小为
题型:不详
难度:
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如图所示,闭合小金属环从高h处的光滑曲面上端无初速度滚下,又沿曲面的另一侧上升,则下列说法正确的是
A.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于h
B.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于h
C.无论如何,环在左侧滚上的高度一定等于h
D.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于h
题型:不详
难度:
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如图所示,足够长的光滑平行金属导轨cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环,两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路,两金属杆质量均为m,电阻均为R,其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力F=
mg拉细杆a,达到匀速运动时,杆b恰好静止在圆环上某处,试求:
(1)杆a做匀速运动时,回路中的感应电流I;
(2)杆a做匀速运动时的速度v;
(3)杆b静止的位置距圆环最低点的高度h。
题型:不详
难度:
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如图所示,一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由下落,然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中。在进入磁场的过程中,可能发生的情况是
A.线框做变加速运动
B.线框做匀加速运动
C.线框做匀减速运动
D.线框做匀速运动
题型:不详
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如图所示,竖直放置、宽度
L
=1.0m的框架上,放有一质量
m
=0.1kg、电阻
R
=1.0Ω的导体棒MN,它们处于磁感应强度
B
=1.0T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直。用电动机无初速牵引导体棒上升,当上升到
h
=3.8m时,获得稳定的速度,导体棒上产生的热量
Q
=2.0J,电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别为
U
=7.0V、
I
=1.0A,电动机内阻
r
=1.0Ω。不计其它电阻及一切摩擦,导体棒与框架始终接触良好,取重力加速度
g
=10 m/s
2
。求:
(1)棒能达到的稳定速度的大小
v
;
(2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时间
t
。
题型:不详
难度:
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