. 如圖所示，兩根相距L=1.0m的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平固定放置，導(dǎo)軌距水平地面 H=0.8m，導(dǎo)軌的左端通過電鍵連接一電動勢E=4.0V、內(nèi)阻r=1.0Ω的電源，在距導(dǎo)軌上橫跨一質(zhì)量為m=0.5kg、有效電阻為R=1.0Ω的金屬棒，整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。將電鍵接通后，金屬棒在磁場力的作用下沿導(dǎo)軌向右滑動，最終滑離導(dǎo)軌．

求：⑴金屬棒在滑動過程中的最大加速度及離開導(dǎo)軌后有可能達(dá)到的最大水平射程；

⑵若金屬棒離開導(dǎo)軌后的實際水平射程僅為0.8m，則從閉合電鍵到金屬棒離開導(dǎo)軌在金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱為多少？

⑴在電鍵剛閉合時，回路中電流最大，金屬棒加速度最大。設(shè)此時回路中電流為I，金屬棒所受安培力為F，則有：……………………………………⑴

 ……………………………………⑵

根據(jù)牛頓第二定律

  ………………………………………⑶

代入數(shù)值后得

電鍵閉合后，金屬棒在導(dǎo)軌上做加速度逐漸減小的加速運動，若金屬棒離導(dǎo)軌右端較遠(yuǎn)，則金屬棒有可能在達(dá)到最大速度后離開導(dǎo)軌平拋，這種情況下水平射程最大。設(shè)金屬棒能達(dá)到的最大速度為vm，從拋出到落地所用時間為t，則：

    ………………………………………⑷

………………………………………⑸

…………………………………………⑹

代入數(shù)值后解得

⑵若金屬棒實際射程為S=0.8m，則金屬棒離開導(dǎo)軌時的速度為

……………………………………………………⑺

設(shè)金屬棒在導(dǎo)軌上運動時間為Δt ,此過程回路中平均電流為，通過電量為，則：

………………………………………………⑻

……………………………………………………⑼

根據(jù)能量守恒，回路中產(chǎn)生熱量為Q，則：

……………………………………………………⑽

根據(jù)串聯(lián)電路特點，金屬棒上產(chǎn)生的熱量為：

……………………………………………………⑾

代入數(shù)值后可解得：


解析:

同答案

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?寧波模擬）如圖所示，兩根不計電阻的金屬導(dǎo)線MN與PQ放在水平面內(nèi)，MN是直導(dǎo)線，PQ的PQ1段是直導(dǎo)線，Q1Q2段是弧形導(dǎo)線，Q2Q3段是直導(dǎo)線，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．一根質(zhì)量為1.0kg不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動，金屬棒始終垂直于MN，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一個向右的速度v1=4m/s，同時方向水平向右的外力F1=3N作用在金屬棒上使金屬棒向右做勻減速直線運動，當(dāng)金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方向不變，大小變?yōu)镕2，金屬棒向右做勻速直線運動，經(jīng)過時間t=2s到達(dá)位置（III）．金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1m，金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點．已知s1=7.5m．求：
（1）金屬棒在位置（I）時安培力的大小和向右勻減速運動時的加速度大��？
（2）從位置（I）到位置（Ⅱ）棒與導(dǎo)軌接觸點間距離l隨運動時間t變化的函數(shù)表達(dá)式
（3）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?奉賢區(qū)二模）如圖所示，兩根不計電阻的光滑金屬導(dǎo)軌MN與PQ固定在水平面內(nèi)，MN是直導(dǎo)軌，PQ 的PQ1段、Q2Q3段是直導(dǎo)軌、Q1Q2段是曲線導(dǎo)軌，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．質(zhì)量m=1.0kg、不計電阻的金屬棒在導(dǎo)軌上滑動時始終垂直于MN．整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一向右的初速度v1=4m/s，同時加一恒定的水平向右的外力F1，使金屬棒向右做a=1m/s2勻減速運動；當(dāng)金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方 向不變，改變大小，使金屬棒向右做勻速直線運動2s到達(dá)位置（Ⅲ）．已知金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1m；金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點；位置（I）到位置（Ⅱ）的距離為7.5m．求：

（1）從位置（I）到位置（Ⅱ）過程中的F1大��；
（2）c、d兩點間的距離L2；
（3）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根不計電阻的金屬導(dǎo)線MN與PQ 放在水平面內(nèi)，MN是直導(dǎo)線，PQ的PQ1段是直導(dǎo)線，Q1Q2段是弧形導(dǎo)線，Q2Q3段是直導(dǎo)線，MN、PQ1、Q2Q3相互平行．M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．質(zhì)量m=1.0kg、不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動，金屬棒始終垂直于MN，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一向右的初速度v1=4 m/s，同時給一方向水平向右F1=3N的外力，使金屬棒向右做勻減速直線運動；當(dāng)金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方向不變，改變大小，使金屬棒向右做勻速直線運動2s到達(dá)位置（Ⅲ）．已知金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1 m；金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點；位置（I）到位置（Ⅱ）的距離為7.5m．求：
（1）金屬棒向右勻減速運動時的加速度大��；
（2）c、d兩點間的距離L2；
（3）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根不計電阻的金屬導(dǎo)線MN與PQ 放在水平面內(nèi)，MN是直導(dǎo)線，PQ的PQ1段是直導(dǎo)線，Q1Q2段是弧形導(dǎo)線，Q2Q3段是直導(dǎo)線，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P間接入一個阻值R=0.25Ω的電阻．一根質(zhì)量為1.0kg不計電阻的金屬棒AB能在MN、PQ上無摩擦地滑動，金屬棒始終垂直于MN，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向下．金屬棒處于位置（I）時，給金屬棒一個向右的速度v1=4 m/s，同時方向水平向右的外力F1=3N作用在金屬棒上使金屬棒向右做勻減速直線運動；當(dāng)金屬棒運動到位置（Ⅱ）時，外力方向不變，大小變?yōu)镕2，金屬棒向右做勻速直線運動，經(jīng)過時間t=2s到達(dá)位置（Ⅲ）．金屬棒在位置（I）時，與MN、Q1Q2相接觸于a、b兩點，a、b的間距L1=1 m，金屬棒在位置（Ⅱ）時，棒與MN、Q1Q2相接觸于c、d兩點．已知s1=7.5m．求：
（1）金屬棒向右勻減速運動時的加速度大��？
（2）c、d兩點間的距離L2=？
（3）外力F2的大�。�
（4）金屬棒從位置（I）運動到位置（Ⅲ）的過程中，電阻R上放出的熱量Q=？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌處于同一水平面內(nèi)，相距0.3m，導(dǎo)軌左端PQ間用電阻R=0.2Ω相連接，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌上停放著一金屬桿MN，桿的電阻為0.1Ω，質(zhì)量為0.1kg，始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度為0.5T．現(xiàn)對金屬桿施加適當(dāng)?shù)乃搅Γ箺U由靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運動，問：
（1）要使P點電勢高于Q點電勢，桿應(yīng)向哪個方向運動？
（2）當(dāng)金屬桿的速度v=2m/s時，電阻R上消耗的電功率多大？
（3）要使電阻R上的電壓每秒均勻增加0.05V，桿的加速度a應(yīng)為多大？

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