如圖所示，光滑的平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，相距d="1.0" m,電阻不計，導(dǎo)軌與半徑為R="1" m的半圓形的光滑絕緣體在N、Q處平滑連接。整個裝置處于方向豎直向下的磁感應(yīng)強度為B=4×10-2 T的勻強磁場中。導(dǎo)體棒ab、cd質(zhì)量均為m="1" kg,長度L="1.2" m，電阻均為r="1" Ω,垂直于導(dǎo)軌方向放置，ab、cd相距x="1" m�，F(xiàn)給ab一個水平向右的瞬時沖量I="10" N·s,ab、cd均開始運動。當(dāng)ab運動到cd原來的位置時，cd恰好獲得最大速度且剛好離開水平導(dǎo)軌。求cd到達半圓形絕緣體頂端時對絕緣體的壓力及整個過程中導(dǎo)體棒所增加的內(nèi)能。（g取10 m/s2）
5 N  25 J
設(shè)ab棒獲得瞬時沖量時的速度為v0，則I=m1v0
v0=="10" m/s
ab棒以速度v0做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與cd棒構(gòu)成回路。ab棒受到安培力作用做減速運動，cd棒受到安培力作用做加速運動，兩者的速度方向相同。當(dāng)兩者的速度相等時，加速度減為零，cd棒獲得的速度最大。此過程中系統(tǒng)的動量守恒，則
m1v0=(m1+m2)v1
v1=m/s="5" m/s，方向向右cd棒從水平軌道運動到圓形絕緣軌道頂端的過程中機械能守恒，則m2v21=m2v+m2gR
v2==m/s= m/s
cd在圓形軌道頂端受重力、支持力作用，兩者的合力提供向心力，有
m2g-N=
N=m2g-="(10-5)N=5" N
ab、cd相互作用的過程中，系統(tǒng)損失的機械能全部轉(zhuǎn)化為棒的內(nèi)能
Q=- (m1+m2)
=×1×102 J-×2×52 J="25" J。
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：單選題

Π型光滑金屬導(dǎo)軌對水平地面傾斜固定，空間有垂直于導(dǎo)軌平面的磁場，將一根質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，如圖9，金屬桿ab從高度h1處釋放后，到達高度為h2的位置（如圖中虛線所示），其速度為v，在此過程中，設(shè)重力G和磁場力F對桿ab做的功分別為WG和WF，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，那么以下關(guān)系式中正確的是
A．mv2 > mgh1一mgh2+WFB．mv2=WG+WF
C．mv2 + Q = WG+WFD．mv2+Q = WG

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，電阻忽略不計的兩根兩平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為３Ω的電阻R。在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強磁場B，磁場區(qū)域的高度為d=0.5m。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg、電阻Rb=6Ω，它們分別從圖中M、N處同時由靜止開始沿導(dǎo)軌向下滑動，且都能勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)b 剛穿出磁場時a正好進入磁場。（不計a、b之間的作用）求：
（1）在整個過程中，a棒和b棒分別克服安培力做了多少功？
（2）在b穿過磁場區(qū)域過程中，電阻R產(chǎn)生的電熱；
（3）M點和N點距L1的高度分別為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖14所示,邊長為L、電阻為R的正方形閉合線圈置于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,線圈平面與磁場方向垂直.用力將線圈分別以v1、v2勻速拉出磁場,比較兩個過程,以下說法正確的是(　　)
①若v1>v2,通過線圈導(dǎo)線橫截面的電荷量q1>q2�、谌�v1<v2,拉力的沖量I1<I2�、廴�v1<v2,拉力的功率P1<P2�、苋�v1>v2,產(chǎn)生的熱量Q1>Q2

圖14
A．①③
B．②③?
C．②④
D．③④?

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖3-5-22所示，MN、PQ為兩根間距不均的金屬導(dǎo)軌，水平放置在豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌的一端接阻值為10 Ω的電阻R1和電流表，另一端接阻值為5 Ω的電阻R2.質(zhì)量為m="0.1" kg的金屬棒放在導(dǎo)軌ab處，以初速度v0="8" m/s滑到導(dǎo)軌的a′b′處，歷時t="0.08" s.導(dǎo)軌在ab處的間距L1="0.5" m,在a′b′處的間距L2="1.0" m.若金屬棒滑動時始終與導(dǎo)軌接觸良好，電流表的示數(shù)保持不變，不計棒與導(dǎo)軌間的摩擦以及其他電阻的影響.求：

圖3-5-22
（1）金屬棒在導(dǎo)軌a′b′處的速度；
（2）電流表的示數(shù)；
（3）勻強磁場的磁感應(yīng)強度.

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

MN、GH為光滑的水平平行金屬導(dǎo)軌，ab、cd為跨在導(dǎo)軌上的兩根金屬桿，勻強磁場垂直穿過MN、GH所在的平面，如圖所示(   )
A．若固定ab，使cd向右滑動，abcd回路有電流，電流方向由a到b到d到c
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑動，則abcd回路有電流，電流方向由c到d到b到a
C．若ab向左、cd向右同時運動，則abcd回路電流為零
D．若ab、cd都向右運動，且兩棒速度vcd＞vab，則abcd回路有電流，電流方向由c到d到b到a

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩個金屬輪A1、A2，可繞通過各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬細軸O1和O2轉(zhuǎn)動，O1和O2相互平行，水平放置。每個金屬輪由四根金屬輻條和金屬環(huán)組成，A1輪的輻條長為a1、電阻為R1，A2輪的輻條長為a2、電阻為R2，連接輻條的金屬環(huán)的寬度與電阻都可以忽略。半徑為a0的絕緣圓盤D與A1同軸且固連在一起。一輕細繩的一端固定在D邊緣上的某點，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P。當(dāng)P下落時，通過細繩帶動D和A1繞O1軸轉(zhuǎn)
動。轉(zhuǎn)動過程中，A1、A2保持接觸，無相對滑動；兩輪與各自細軸之間保持良好的電接觸；兩細軸通過導(dǎo)線與一阻值為R的電阻相連。除R和A1、A2兩輪中輻條的電阻外，所有金屬的電阻都不計。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與轉(zhuǎn)軸平行�，F(xiàn)將P釋放，試求P勻速下落時的速度。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=53º角，導(dǎo)軌間距離L=0.8m.其上端接一電源和一固定電阻，電源的電動勢E=1.5V,其內(nèi)阻及導(dǎo)軌的電阻可忽略不計. 固定電阻R=4.5Ω.導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平，其質(zhì)量m=3×10-2kg,電阻不計. 整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.5T.(g=10m/s2  sin53º="0.8 " cos53º="0.6" )

（1）將ab棒由靜止釋放，最終達到一個穩(wěn)定的速度，求此時電路中的電流；
（2）求ab穩(wěn)定時的速度；
（3）求ab棒以穩(wěn)定速度運動時電路中產(chǎn)生的焦耳熱功率PQ及ab棒重力的功率PG.
從計算結(jié)果看兩者大小關(guān)系是怎樣的？請解釋為什么有這樣的關(guān)系？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，質(zhì)量m的金屬滑塊A靜置于光滑平面上，通過細繩跨過定滑輪與質(zhì)量為m的物體B相連，圖中虛線內(nèi)為一水平勻強磁場，d表示A與磁場左邊界的距離，不計滑輪摩擦及空氣阻力，設(shè)B下降h(h＞d)高度時的速度為V，則以下關(guān)系中能夠成立的是
A．V2=gh
B．V2=2gh
C．A產(chǎn)生的熱量Q＝mgh—mV2
D．A產(chǎn)生的熱量Q＝mgh—mV2

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案