7.如圖所示,光滑導軌MN和PQ固定在同一水平面上,兩導軌距離為L,兩端分別接有阻值均為R的定值電阻R1和R2,兩導軌間有一邊長為$\frac{L}{2}$的正方形區(qū)域abcd,該區(qū)域內(nèi)有方向堅直向下的勻強磁場,磁感應強度為B.一質量為m的金屬與與導軌接觸良好并靜止于ab處,現(xiàn)用一恒力F沿水平方向拉桿,使之由靜止起向右運動,若桿出磁場前已做勻速運動,不計導軌及金屬桿的電阻.求:
(1)金屬桿出磁場前的瞬間流過R1的電流大小和方向;
(2)金屬桿做勻速運動時的速率;
(3)金屬桿穿過整個磁場過程中R1上產(chǎn)生的電熱.

分析 (1)桿出磁場前已做勻速運動,恒力F與安培力平衡,由安培力公式F=BIL和平衡條件求解;
(2)由E=BLv求出感應電動勢,由歐姆定律求出電流,然后求出速度v;
(3)金屬桿穿過整個磁場過程中,應用能量守恒定律求出電阻產(chǎn)生的熱量.

解答 解:(1)設流過金屬桿中的電流為I,由平衡條件得:F=BI•$\frac{L}{2}$,解得,I=$\frac{2F}{BL}$,
已知:R1=R2,通過R1的電流:I1=$\frac{I}{2}$=$\frac{F}{BL}$,
根據(jù)右手定則判斷可知,電流方向從M到P.
(2)設桿做勻速運動的速度為v,
感應電動勢:E=Bv•$\frac{L}{2}$,
由歐姆定律得:E=I•$\frac{R}{2}$,
解得:v=$\frac{2FR}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(3)設整個過程電路中產(chǎn)生的總電熱為Q,
根據(jù)能量守恒定律得:Q=F×$\frac{L}{2}$-$\frac{1}{2}$mv2
解得:Q=$\frac{1}{2}$FL-$\frac{2m{F}^{2}{R}^{2}}{{B}^{4}{L}^{4}}$,
R1上產(chǎn)生的電熱:Q1=$\frac{1}{2}$Q=$\frac{1}{4}$FL-$\frac{m{F}^{2}{R}^{2}}{{B}^{4}{L}^{4}}$;
答:(1)金屬桿出磁場前的瞬間流過R1的電流大小為:$\frac{F}{BL}$,方向:從M到P;
(2)金屬桿做勻速運動時的速率為$\frac{2FR}{{B}^{2}{L}^{2}}$;
(3)金屬桿穿過整個磁場過程中R1上產(chǎn)生的電熱為$\frac{1}{4}$FL-$\frac{m{F}^{2}{R}^{2}}{{B}^{4}{L}^{4}}$.

點評 本題是電磁感應與電路、力學相結合的綜合題,分析清楚題意,應用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、平衡條件、能量守恒定律可以解題.

練習冊系列答案
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17.如圖所示,在豎直平面內(nèi)有xOy直角坐標平面,第三象限內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強電場E(大小未知),y軸右側存在一垂直紙面的勻強磁場,一質量為m、電荷量為q的粒子(不計重力)由A點(-L,0)以一定初速度v0豎直向下拋出,粒子到達y軸上的C點時,其速度方向與y軸負方向夾角為45°,粒子經(jīng)磁場偏轉后從y的正半軸上某點穿出又恰好擊中A點.求:
(1)電場強度E的大;
(2)勻強磁場的磁感應強度B的大;
(3)粒子從A出發(fā)到回到A經(jīng)歷的時間t.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

18.關于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力,則(  )
A.安培力的方向總是垂直于磁場的方向
B.安培力的方向可以不垂直于直導線
C.安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關
D.將直導線從中點折成直角,安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?/td>

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.關于電場力和電場強度,下列說法正確的是( 。
A.電場強度的方向總是跟電場力的方向一致
B.電場強度的大小總是跟電場力的大小成正比
C.正電荷受到的電場力的方向跟電場強度的方向一致
D.移去檢驗電荷時,電場強度變?yōu)榱?/td>

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.下列對描述運動物體的物理量的判斷,正確的是( 。
A.物體做直線運動時路程等于位移的大小
B.路程、速率、時間都是標量
C.加速度的方向與速度的方向一致
D.平均速度的大小等于初、末速度大小的算術平均值

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.如圖是雙縫干涉實驗裝置的示意圖,S為單縫,S1、S2為雙縫,P為光屏.用綠光從左邊照射單縫S時,可在光屏P上觀察到干涉條紋.要使相鄰條紋間距增大,可以( 。
A.增大S1與S2的間距B.減小雙縫到光屏的距離
C.將綠光換為紅光D.將綠光換為紫光

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

19.如圖1所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波速為v=80m/s.P、S、Q是波傳播方向上的三個質點,已知距離PS=0.4m、SQ=0.2m.在t=0的時刻,波源P從平衡位置(x=0,y=0)處開始向上振動(y軸正方向),振幅為15cm,振動周期T=0.01s.

(1)求這列簡諧波的波長λ;
(2)在圖2中畫出質點P的位移-時間圖象(在圖中標出橫軸的標度,至少畫出一個周期);
(3)在圖3中畫出波傳到Q點時的波形圖(在圖中標出橫軸的標度).

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.放在水平面上的物體在水平恒力F作用下,分別沿光滑和不光滑的水平面,從靜止開始沿直線由a點運動了s米到達b點,則( 。
A.水平面不光滑時,力F對物體做功的平均功率較大
B.水平面光滑時,力F對物體做功的平均功率較大
C.水平面不光滑時,力F在b點的瞬時功率較大
D.水平面光滑時,力F在b點的瞬時功率較大

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.一輛車由靜止開始做勻加速直線運動,運動8.0s開始剎車,又經(jīng)4.0s停下來,如果汽車剎車的過程也是勻變速直線運動,那么前、后兩段勻變速運動的加速度大小之比a1:a2和位移之比s1:s2分別是(  )
A.a1:a2=1:2  s1:s2=1:2B.a1:a2=1:2  s1:s2=2:1
C.a1:a2=1:2  s1:s2=1:4D.a1:a2=4:1  s1:s2=2:1

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