如圖甲所示，電阻不計的光滑平行金屬導軌相距L=0.5m，上端連接R=0.5Ω的電阻，下端連著電阻不計的金屬卡環(huán)，導軌與水平面的夾角θ=30，導軌間虛線區(qū)域存在方向垂直導軌平面向上的磁場，其上、下邊界之間的距離s=1Om，磁感應強 度B-t圖如圖乙所示．長為L且質量為m=0.5kg的金屬棒ab的電阻不計，垂直導 軌放置于距離磁場上邊界d=2.5m處，在t=O時刻由靜止釋放，棒與導軌始終接觸良 好，滑至導軌底端被環(huán)卡住不動．g取10m/s2，求：

（1）棒運動到磁場上邊界的時間；
（2）棒進人磁場時受到的安培力；
（3）在0-5s時間內電路中產(chǎn)生的焦耳熱．
【答案】分析：（1）棒從靜止釋放到剛進磁場的過程中做勻加速運動，由牛頓第二定律求出加速度，由運動學位移公式求解時間；
（2）由速度公式求出棒剛進磁場時的速度v，由E=BLv、I=、F=BIL結合，求解安培力；
（3）根據(jù)安培力與重力沿斜面向下的分力關系，分析可知棒做勻速直線運動，即可求出棒運動到導軌底端的時間．棒被卡住后磁場開始均勻變化，根據(jù)法拉第電磁感應定律求出感應電動勢，由焦耳定律求解熱量．
解答：解：（1）棒從靜止釋放到剛進磁場的過程中做勻加速運動，由牛頓第二定律得：
             mgsinθ=ma
得：a=gsinθ=5m/s2
由運動學公式：d= 得：t==1s
（2）棒剛進磁場時的速度v=at=5m/s
由法拉第電磁感應定律：E=BLv        
而 I=、F安=BIL        
得：安培力F安==2.5N
（3）因為F安=mgsinθ=2.5N，所以金屬棒進入磁場后做勻速直線運動，運動至導軌底端的時間為：t1==2s
 由圖可知，棒被卡住1s后磁場才開始均勻變化，且=1T/s
由法拉第電磁感應定律：E1==?Ls=5V
 所以在0-5s時間內電路中產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=Q1+Q2
而Q1==25J，Q2==50J    
所以Q=75J
答：（1）棒運動到磁場上邊界的時間是1s；
（2）棒進人磁場時受到的安培力是2.5N；
（3）在0-5s時間內電路中產(chǎn)生的焦耳熱是75J．
點評：本題根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式結合分析棒的運動情況，關鍵是求解安培力．當棒被卡住后磁場均勻變化，回路中產(chǎn)生恒定電流，由焦耳定律求解熱量．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，電阻不計，間距為l的平行長金屬導軌置于水平面內，阻值為R的導體棒ab固定連接在導軌左端，另一阻值也為R的導體棒ef垂直放置到導軌上，ef與導軌接觸良好，并可在導軌上無摩擦移動．現(xiàn)有一根輕桿一端固定在ef中點，另一端固定于墻上，輕桿與導軌保持平行，ef、ab兩棒間距為d．若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中，且從某一時刻開始，磁感應強度B隨時間t按圖乙所示的方式變化．
（1）求在0～t0時間內流過導體棒ef的電流的大小與方向；
（2）求在t0-2t0時間內導體棒ef產(chǎn)生的熱量；
（3）1.5t0時刻桿對導體棒ef的作用力的大小和方向．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?深圳二模）如圖甲所示，電阻不計的光滑平行金屬導軌相距L=0.5m，上端連接R=0.5Ω的電阻，下端連著電阻不計的金屬卡環(huán)，導軌與水平面的夾角θ=300，導軌間虛線區(qū)域存在方向垂直導軌平面向上的磁場，其上、下邊界之間的距離s=1Om，磁感應強 度B-t圖如圖乙所示．長為L且質量為m=0.5kg的金屬棒ab的電阻不計，垂直導 軌放置于距離磁場上邊界d=2.5m處，在t=O時刻由靜止釋放，棒與導軌始終接觸良 好，滑至導軌底端被環(huán)卡住不動．g取10m/s2，求：

（1）棒運動到磁場上邊界的時間；
（2）棒進人磁場時受到的安培力；
（3）在0-5s時間內電路中產(chǎn)生的焦耳熱．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，電阻不計的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的夾角θ=53°，水平導軌處于豎直向下的勻強磁場中，傾斜導軌處于平行軌道向下的磁場中，磁場的磁感應強度大小相同．兩根相同的導體棒ab和cd分別放置在導軌上，與導軌垂直并始終接觸良好．導體棒的質量m=1.0kg，R=1.0Ω，長度L=1.0m，與導軌間距相同，兩導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．現(xiàn)對ab棒施加一個方向向右、大小隨乙圖規(guī)律變化的力F的作用，同時由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運動，g取10m/s2．求：（設解題涉及過程中ab、cd兩棒分別位于水平和傾斜軌道上）
（1）ab棒的加速度大�。�
（2）若已知在前2s內外力做功W=30J，求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）求cd棒達到最大速度所需的時間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，電阻不計、間隔距為l的平行長直金屬導軌置于水平面內，阻值為R的導體棒ab固定連接在導軌左端，另一阻值也為R的導體棒ef垂直旋轉在導軌上，ef與導軌接觸良好并可在導軌上無摩擦移動�，F(xiàn)有一根輕桿一端固定中ef中中斷過程，另一端固定于墻上；輕桿與導軌保持平行，ef、ab兩棒之間距離為d。若整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中，且從某一時刻開始，磁感應強度B隨時間t按圖乙所示的方式變化。

（1）求0 ~ t0時間內流過導體棒ef的電流大小和方向；

（2）求t0 ~ 2t0時間內導體棒ef產(chǎn)生的熱量；

（3）分別寫出0 ~ t0、t0 ~ 2t0時間內輕桿受力F隨時間t 變化的函數(shù)關系式，求出2t0時刻輕桿受力F的大小和方向。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2012-2013學年遼寧師范大學附屬中學高三三模理綜物理試卷（解析版） 題型：選擇題

如圖甲所示，電阻不計且間距L=lm的光滑平行金屬導軌豎直放置，上端接一阻值R=2Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導軌平面向里的勻強磁場，現(xiàn)將質量m=0.l kg、電阻不計的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿在下落的過程中與導軌保持良好接觸且始終水平。已知桿ab進入磁場時的速度v0 =1m/s，下落0.3 m的過程中加速度a與下落距離h的關系圖象如圖乙所示，g取10 m/s2 ，則

A．勻強磁場的磁感應強度為1T

B．a(chǎn)b桿下落0.3 m時金屬桿的速度為1 m/s

C．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2 J

D．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為0.25 C

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案