如圖所示，M′MNN′為放置在粗糙絕緣水平面上的U型金屬框架，MM′和NN′相互平行且足夠長，間距l(xiāng)=0.40m，質(zhì)量M=0.20kg。質(zhì)量m=0.10kg的導(dǎo)體棒ab垂直于MM′和NN′放在框架上，導(dǎo)體棒與框架的摩擦忽略不計(jì)。整個裝置處于豎直向下的勻磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T。t=0時，垂直于導(dǎo)體棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，導(dǎo)體棒ab從靜止開始運(yùn)動；當(dāng)t=t1時，金屬框架將要開始運(yùn)動，此時導(dǎo)體棒的速度v1=6.0m/s；經(jīng)過一段時間，當(dāng)t=t2時，導(dǎo)體棒ab的速度v2=12.0m/s；金屬框架的速度v3=0.5m/s。在運(yùn)動過程中，導(dǎo)體棒ab始終與MM′和NN′垂直且接觸良好。已知導(dǎo)體棒ab的電阻r=0.30Ω，框架MN部分的阻值R=0.10Ω，其余電阻不計(jì)。設(shè)框架與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。求：

（1）求動摩擦因數(shù)μ；
（2）當(dāng)t=t2時，求金屬框架的加速度；
（3）若在0~t1這段時間內(nèi)，MN上產(chǎn)生的熱量 Q=0.10J，求該過程中導(dǎo)體棒ab位移x的 大小。
（1）（2）（3）

試題分析：（1）當(dāng)時，導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

所以回路中的電流

取金屬框架為研究對象，MN邊受到安培力，
          （1分）
與地面之間的最大靜摩擦力
剛要開始滑動說明安培力等于最大靜摩擦力            （1分）
解得：             （1分）
（2）當(dāng)時，設(shè)回路中的電流為
             （1分）



取金屬框架為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有


解得：           （1分）
（3）在0~t1時間內(nèi)，電路中產(chǎn)生的總熱量
         （1分）
根據(jù)功能原理，拉力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱和金屬棒動能
               （1分）
解得：               （1分）
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，空間被分層若干個區(qū)域，分別以水平線aa＇、bb＇、cc＇、dd＇為界，每個區(qū)域的高度均為h，期中區(qū)域Ⅱ存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域Ⅲ存在垂直于紙面向里且與區(qū)域Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場。豎直面內(nèi)有一邊長為h、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)體框，導(dǎo)體框下邊與aa＇重合并由凈值開始自由下落，導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb＇就做勻速直線運(yùn)動，之后導(dǎo)體框下邊越過cc＇進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ，導(dǎo)體框的下邊到達(dá)區(qū)域Ⅲ的某一位置時又開始做勻速直線運(yùn)動。求：從導(dǎo)體框下邊剛進(jìn)入bb＇時到下邊剛處dd＇時的過程中，導(dǎo)體框中產(chǎn)生的熱量。（已知重力加速度為g，導(dǎo)體框始終在豎直面內(nèi)運(yùn)動且下邊始終水平）

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（15分）如圖所示，在水平面內(nèi)固定一光滑“U”型導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距L=1m，整個裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度B=0.5T．一導(dǎo)體棒以v0=2m/s的速度向右切割勻強(qiáng)磁場，導(dǎo)體棒在回路中的電阻r=0.3Ω，定值電阻R=0.2Ω，其余電阻忽略不計(jì)．求：

（1）回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；
（2）R上消耗的電功率；
（3）若在導(dǎo)體棒上施加一外力F，使導(dǎo)體棒保持勻速直線運(yùn)動，求力F的大小和方向．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R、長度均為l的導(dǎo)體棒a、b，用兩條等長的、質(zhì)量和電阻均可忽略的、不可伸長的柔軟長直導(dǎo)線連接后，b放在距地面足夠高的光滑絕緣水平桌面上，a靠在桌子的光滑絕緣側(cè)面上；兩根導(dǎo)體棒均與桌子邊緣平行。整個空間存在水平向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。開始時兩棒靜止，自由釋放后開始運(yùn)動，導(dǎo)體棒a在落地前就已勻速運(yùn)動，此時導(dǎo)體棒b仍未離開桌面。已知兩條導(dǎo)線除桌邊拐彎處外其余部位均處于伸直狀態(tài)，導(dǎo)線與桌子側(cè)棱間無摩擦。

（1）試求導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動時的速度大小。
（2）從自由釋放到剛勻速運(yùn)動的過程中，若通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為q，求該過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動，下列說法正確的是
A．導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生動生電動勢
B．導(dǎo)體棒中的自由電荷因受洛倫茲力而定向移動
C．導(dǎo)體棒中的自由電荷因受感生電場作用而定向移動
D．導(dǎo)體棒中的自由電荷熱運(yùn)動的速度為Ｖ０

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿PQ在寬為l的平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動，若PQ的電阻為R/3；則P、Q之間的電壓及通過電阻R的感應(yīng)電流方向?yàn)椋?nbsp; ）

A．Blv，a→b        B．3Blv/4，a→b
C．Blv/4，a→b      D．Blv，b→a

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，半徑為 r、電阻不計(jì)的兩個半圓形光滑導(dǎo)軌并列豎直放置，導(dǎo)軌端口所在平面剛好水平。在軌道左上方端口M、N 間接有阻值為R 的小電珠，整個軌道處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場中，兩導(dǎo)軌間距為L，現(xiàn)有一質(zhì)量為 m，電阻也是R 的金屬棒ab 從MN 處由靜止釋放，經(jīng)一定時間到達(dá)導(dǎo)軌最低點(diǎn)，此時速度為 v 。

（1）求金屬棒 ab 到達(dá)時，受到的安培力的大小和方向。
（2）求金屬棒 ab 從MN 到的過程中，小電珠上產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN，其電阻不計(jì)，間距d=0．5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝0．2T的勻強(qiáng)磁場中，兩金屬棒L1、L2平行地?cái)R在導(dǎo)軌上，其電阻均為r＝0.1Ω，質(zhì)量分別為M1=0．3kg和M2＝0．5kg。固定棒L1，使L2在水平恒力F=0．8N的作用下，由靜止開始運(yùn)動。試求：

(1) 當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0．2V時，棒L2的加速度為多大；
(2)棒L2能達(dá)到的最大速度vm.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，金屬框架與水平面成30°角，勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B=0.4T，方向垂直框架平面向上，金屬棒長，重量為0.1N，可以在框架上無摩擦地滑動，棒與框架的總電阻為，運(yùn)動時可認(rèn)為不變，問：

(1)要棒以的速度沿斜面向上滑行，應(yīng)在棒上加多大沿框架平面方向與導(dǎo)軌平行的外力？
(2)當(dāng)棒運(yùn)動到某位置時，外力突然消失，棒將如何運(yùn)動？
(3)棒勻速運(yùn)動時的速度多大？
(4)達(dá)最大速度時，電路的電功率多大？重力的功率多大？

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