如圖所示，有兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌PQ和MN，固定在水平面上，相距為L，在兩導(dǎo)軌之間分布著豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．將兩根長均為L，電阻均為R的金屬棒ab和cd放置在導(dǎo)軌上，ab的質(zhì)量為m，cd的質(zhì)量為2m．現(xiàn)用水平恒力F作用在金屬棒ab上，使金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，金屬棒ab和cd以相同的加速度運(yùn)動(dòng)．若導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，求：
（1）金屬棒ab和cd所具有的相同加速度的大��；
（2）在金屬棒ab、cd以相同加速度運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)金屬棒ab的速度是cd速度的2倍時(shí)，金屬棒ab的速度大��；
（3）金屬棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng)達(dá)到（2）中所述狀態(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間．

【答案】分析：（1）對金屬棒ab和cd的系統(tǒng)運(yùn)用牛頓第二定律列式求解；
（2）對金屬棒ab運(yùn)用牛頓第二定律列式，根據(jù)題意金屬棒ab的速度是cd速度的2倍，聯(lián)立求解即可；
（3）對兩個(gè)金屬棒系統(tǒng)運(yùn)用動(dòng)量定理列式求解即可．
解答：解：（1）當(dāng)金屬棒ab和cd的加速度相同時(shí)，對它們構(gòu)成的系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律，有：F=ma+2ma；
解得加速度 ；
（2）當(dāng)金屬棒ab的速度是金屬棒cd的速度的2倍時(shí)，即vab=2vcd；
對金屬棒ab，由牛頓第二定律得；
聯(lián)立解得：；
；
（3）對系統(tǒng)，由動(dòng)量定理：Ft=mvab+2mvcd；
得：；
答：（1）金屬棒ab和cd所具有的相同加速度的大小為；
（2）當(dāng)金屬棒ab的速度是cd速度的2倍時(shí)，金屬棒ab的速度大小為；
（3）金屬棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng)達(dá)到（2）中所述狀態(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間為．
點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是明確兩個(gè)棒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)要靈活選擇研究對象，運(yùn)用動(dòng)量定理、牛頓第二定律列式求解．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，有兩根足夠長、不計(jì)電阻，相距L的平行光滑金屬導(dǎo)軌cd、ef與水平面成θ角固定放置，底端接一阻值為R的電阻，在軌道平面內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直軌道平面斜向上．現(xiàn)有一平行于ce、垂直于導(dǎo)軌、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab，在沿軌道平面向上的恒定拉力F作用下，從底端ce由靜止沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab桿速度達(dá)到穩(wěn)定后，撤去拉力F，最后ab桿又沿軌道勻速回到ce端．已知ab桿向上和向下運(yùn)動(dòng)的最大速度v相等．求：
（1）桿ab最后回到ce端的速度v．
（2）拉力F．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，有兩根足夠長、不計(jì)電阻，相距L的平行光滑金屬導(dǎo)軌cd、ef與水平面成θ角固定放置，底端接一阻值為R的電阻，在軌道平面內(nèi)的底端ce與虛線MN之間距離為d的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直軌道平面斜向上．現(xiàn)有一平行于ce、垂直于導(dǎo)軌、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab，在沿軌道平面向上的恒定拉力作用下，從底端ce由靜止沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab桿以穩(wěn)定的速度達(dá)到邊界MN時(shí)，撤去拉力，最后ab桿又沿軌道勻速回到ce端．已知ab桿向上的最大速度是向下運(yùn)動(dòng)的最大速度的一半．求桿ab最后回到ce端的速度v及全過程中電阻R產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，有兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌PQ和MN，固定在水平面上，相距為L，在兩導(dǎo)軌之間分布著豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．將兩根長均為L，電阻均為R的金屬棒ab和cd放置在導(dǎo)軌上，ab的質(zhì)量為m，cd的質(zhì)量為2m．現(xiàn)用水平恒力F作用在金屬棒ab上，使金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，金屬棒ab和cd以相同的加速度運(yùn)動(dòng)．若導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，求：
（1）金屬棒ab和cd所具有的相同加速度的大小；
（2）在金屬棒ab、cd以相同加速度運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)金屬棒ab的速度是cd速度的2倍時(shí)，金屬棒ab的速度大��；
（3）金屬棒ab從靜止開始運(yùn)動(dòng)達(dá)到（2）中所述狀態(tài)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，有兩根足夠長、不計(jì)電阻，相距L的平行光滑金屬導(dǎo)軌cd、ef與水平面成θ角固定放置，底端接一阻值為R的電阻，在軌道平面內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直軌道平面斜向上.現(xiàn)有一平行于ce、垂直于導(dǎo)軌、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab，在沿軌道平面向上的恒定拉力F作用下，從底端ce由靜止沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab桿速度達(dá)到穩(wěn)定后，撤去拉力F，最后ab桿又沿軌道勻速回到ce端.已知ab桿向上和向下運(yùn)動(dòng)的最大速度相等.求:拉力F和桿ab最后回到ce端的速度v.

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科目：高中物理 來源：2012屆山東省高二下學(xué)期期末考試物理 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示，有兩根足夠長、不計(jì)電阻，相距L的平行光滑金屬導(dǎo)軌cd、ef與水平面成θ角固定放置，底端接一阻值為R的電阻，在軌道平面內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直軌道平面斜向上.現(xiàn)有一平行于ce、垂直于導(dǎo)軌、質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab，在沿軌道平面向上的恒定拉力F作用下，從底端ce由靜止沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab桿速度達(dá)到穩(wěn)定后，撤去拉力F，最后ab桿又沿軌道勻速回到ce端.已知ab桿向上和向下運(yùn)動(dòng)的最大速度相等.求:拉力F和桿ab最后回到ce端的速度v.

 

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