如圖甲所示,一個足夠長的U形金屬管導(dǎo)軌NMPQ固定在水平面內(nèi),MN、PQ兩導(dǎo)軌間的寬度為l="0.50" m.一根質(zhì)量為m="0.50" kg的均勻金屬棒ab橫跨在導(dǎo)軌上且接觸良好,abMP恰好圍成一個正方形.該軌道平面處在磁感應(yīng)強度大小可以調(diào)節(jié)、豎直向上的勻強磁場中.ab棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力均為Fm="1.0" N,ab棒的電阻為R="0.10" Ω,其他各部分電阻均不計.開始時,磁感應(yīng)強度B0="0.50" T.

(1)若從某時刻(t=0)開始,調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強度的大小,使其以="0.20" T/s的變化率均勻增加，求經(jīng)過多長時間ab棒開始滑動.此時通過ab棒的電流大小和方向如何?
(2)若保持磁感應(yīng)強度B0的大小不變,從t=0時刻開始,給ab棒施加一個水平向右的拉力,使它以a="4.0" m/s2的加速度勻加速運動，推導(dǎo)出此拉力FT的大小隨時間t變化的函數(shù)表達式，并在圖乙所示的坐標圖上作出拉力FT隨時間t變化的FT-t圖線.
(1)17.5 s  I="0.5" A 方向從b到a
（2）FT="(3+2.5t)" N 圖線略
(1)以ab桿為研究對象,當磁感應(yīng)強度均勻增大時,閉合電路中有恒定的電流I.以ab桿為研究對象,它受到的安培力逐漸增大,靜摩擦力也隨之增大.當磁感應(yīng)強度增大到ab所受安培力F與最大靜摩擦力Fm相等時開始滑動.因F=BIl,B=B0+t="(0.5+0.2t)" T,I=,E==l2, F=Fm.由以上各式求出,經(jīng)時間t="17.5" s后ab棒開始滑動,此時通過ab棒的電流大小為I="0.5" A,由楞次定律可判斷出,電流方向為從b到a.

(2)當ab勻加速運動時,根據(jù)牛頓第二定律有：FT-Fm-F=ma.因F=B0Il,I=B0lv/R,v=at.聯(lián)立上述各式,并代入數(shù)據(jù),可解得：FT="Fm+ma+B02l2at/R=(3+2.5t)" N.由此可畫出FT-t關(guān)系圖象如圖所示
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，長L="O." 80 m，電阻r="0." 30Ω，質(zhì)量m="0." 10 kg的金屬棒CD垂直放在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌由兩條平行金屬桿組成，已知金屬桿表面光滑且電阻不計，導(dǎo)軌間距也是L，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，量程為0～3. 0 A的電流表串聯(lián)接在一條導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌左端接有阻值R="0." 50Ω的電阻，量程為0～1. 0 V的電壓表接在電阻R兩端，垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場向下穿過導(dǎo)軌平面．現(xiàn)以向右恒定的外力F="1.6" N使金屬棒向右運動，當金屬棒以最大速度在導(dǎo)軌平面上勻速滑動時，觀察到電路中的一個電表正好滿偏，而另一個電表未滿偏．
(1)試通過計算判斷此滿偏的電表是哪個表；
(2)求磁感應(yīng)強度的大�。�
(3)在金屬棒CD達到最大速度后，撤去水平拉力F，求此后電阻R消耗的電能．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，導(dǎo)軌的端點P、Q用一電阻絲相連，兩導(dǎo)軌間距離L="0." 2 m。有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強度B與時間t的關(guān)系為，比例系數(shù)k="0." 02 T/s，一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直。t=0時刻金屬桿緊靠P、Q端，在外力作用下，桿以加速度a=2從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒樱蟪?i>t="10" s時回路中的瞬時感應(yīng)電動勢的大小。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

磁懸浮列車的運動原理如圖所示，在水平面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間有與導(dǎo)軌垂直且方向相反的勻強磁場和，和相互間隔，導(dǎo)軌上有金屬框abcd。當磁場和同時以恒定速度沿導(dǎo)軌向右勻速運動時，金屬框也會沿導(dǎo)軌向右運動。已知兩導(dǎo)軌間距="0." 4 m，兩種磁場的寬度均為，=ab，＝="1.0" T。金屬框的質(zhì)量m="0." 1 kg，電阻R="2." 0Ω。設(shè)金屬框受到的阻力與其速度成正比，即，比例系數(shù)k="0." 08 kg/s。求：
（1）當磁場的運動速度為="5" m/s時，金屬框的最大速度為多大？
（2）金屬框達到最大速度以后，某時刻磁場停止運動，當金屬框的加速度大小為a=4.0時，其速度多大？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖32-1所示，兩根互相平行、間距d=0.4米的金屬導(dǎo) 軌，水平放置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.2T，磁場垂直于導(dǎo)軌平面，金屬滑桿ab、cd所受摩擦力均為f=0.2N。兩根桿電阻均為r=0.1Ω，導(dǎo)軌電阻不計，當ab桿受力F=0.4N的恒力作用時，ab桿以V1做勻速直線運動，cd桿以V2做勻速直線運動，求速度差(V1－ V2)等于多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，豎直放置的長直導(dǎo)線通以恒定電流，導(dǎo)線右側(cè)充滿垂直紙面向里的勻強磁場，一矩形線圈與導(dǎo)線在同一平面上。下列情形下線框內(nèi)能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(    )
A．導(dǎo)線中電流變大B．線框水平向右平動
C．線框豎直向下平動D．線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示,有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長.空間有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下,經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,則(    )

A.如果B增大,vm將變大                  
B.如果α增大,vm將變大
C.如果R變大,vm將變大                  
D.如果m變大,vm將變大

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖12－1－13所示，在絕緣圓筒上繞兩個線圈P和Q，分別與電池E和電阻R構(gòu)成閉合回路，然后將軟鐵棒迅速插入線圈P中，則在插入的過程中（   ）
A．電阻R上有方向向左的電流
B．電阻R上沒有電流
C．電阻R上有方向向右的電流
D．條件不足，無法確定

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

霍爾式位移傳感器的測量原理如圖所示，磁場方向沿x軸正方向，磁感應(yīng)強度B隨x的變化關(guān)系為B=B0+kx（B0、k均為大于零的常數(shù)）．薄形霍爾元件的工作面垂直于光軸，通過的電流I方向沿z軸負方向，霍爾元件沿x軸正方向以速度v勻速運動．要使元件上、下表面產(chǎn)生的電勢差變化得快，可以采取的方法是（　　）
A．增大IB．增大B0C．減小kD．減小v

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