如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一豎直面上，兩導(dǎo)軌間距d=1m，電燈L的電阻R=4Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量m=1kg、電阻r=1Ω的金屬桿，長度與金屬導(dǎo)軌等寬，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向里．現(xiàn)用一拉力F沿豎直方向拉桿，使金屬桿由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)3s上升了4m后開始做勻速運(yùn)動(dòng)．圖乙所示為流過電燈L的電流平方隨時(shí)間變化的I2-t圖線，取g=10m/s2．求：
（1）3s末金屬桿的動(dòng)能；
（2）3s末安培力的功率；
（3）4s內(nèi)拉力F做的功．
精英家教網(wǎng)
（1）設(shè)3s末金屬桿的速度為v，
由圖象知，t=3s時(shí)回路中的電流I=
0.09
=0.3A．
由E=Bdv和I=
E
R+r
得，金屬桿的速度v=
I(R+r)
Bd
=
0.3×(4+1)
0.5×1
=3m/s
金屬桿的動(dòng)能EK=
1
2
mv2=
1
2
×1×32=4.5J
（2）安培力的功率就等于回路的發(fā)熱功率，
所以3s末安培力的功率P=I2（R+r）=0.09×（4+1）=0.45W  
（3）由圖象知，4s內(nèi)回路中產(chǎn)生的熱量Q=I2（R+r）t=238×0.12×10-2×5J=1.428J
金屬桿上升的總高度為H=h+vt=4+3×1=7m．
對整個(gè)系統(tǒng)由能量守恒知：
外力F在4s內(nèi)做的總功為W=Q+mgH+EK=（1.428+1×10×7+4.5）J=76J
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力
F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大��；
（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；
（3）如果水平外力從靜止開始拉動(dòng)桿2s所做的功W=0.35J，求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.4Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）求金屬桿的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的表達(dá)式；
（2）求第2s末外力F的大�。�
（3）如果水平外力從靜止起拉動(dòng)桿2s所做的功為1.2J，求整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=0.40Ω．導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
（1）試證明金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大�。�
（2）求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；
精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面間的傾角θ=30°，兩導(dǎo)軌間距L=0.3m．導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有阻值R=0.4Ω的固定電阻．開始時(shí)，導(dǎo)軌上固定著一質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=0.2Ω的金屬桿ab，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌面向下．現(xiàn)拆除對金屬桿ab的約束，同時(shí)用一平行金屬導(dǎo)軌面的外力F沿斜面向上拉金屬桿ab，使之由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)．電壓采集器可將其兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得的電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示．
精英家教網(wǎng)
求：
（1）在t=2.0s時(shí)通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；
（2）金屬桿在2.0s內(nèi)通過的位移；
（3）2s末拉力F的瞬時(shí)功率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=0.1Ω的金屬桿ab，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示．
精英家教網(wǎng)
求：（1）運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間t的變化關(guān)系式；
（2）金屬桿運(yùn)動(dòng)的加速度；
（3）第5秒末外力F的功率．

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案