如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行導(dǎo)軌PO、MN,PQ、MN的電阻不計,間距為d=0.5m.P、M兩端接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中.電阻均為r=0.1Ω,質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒L1、L2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上,現(xiàn)固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始做加速運(yùn)動,試求:
(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U=0.2V時,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能達(dá)到的最大速度vm
(3)若在棒L2達(dá)到最大速度vm時撤去外力F,并同時釋放棒L1,分析此后L1,L2各做什么運(yùn)動?
(4)若固定棒L1,當(dāng)棒L2的速度為v,且離開棒L1距離為S的同時,撤去恒力F,為保持棒L2做勻速運(yùn)動,可以采用將B從原值(B0=0.2T)逐漸減小的方法,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時間變化(寫出B與時間t的關(guān)系式)?
精英家教網(wǎng)
(1)電路中電流為I=
U
r
=
0.2
0.1
A=2A

      棒L2所受安培力為F=BId=0.2N
 根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)-F=ma
代入解得,a=1.2m/s2
(2)當(dāng)安培力F與恒力F平衡時,棒L2速度達(dá)到最大,此時電路電流為Im,則
   F=BImd,I=
Bdvm
2r
,F(xiàn)=F
得到,vm=
2Fr
B2d2
=16m/s.
(3)若在棒L2達(dá)到最大速度vm時撤去外力F,并同時釋放棒L1,L1做加速運(yùn)動,L2做減速運(yùn)動,當(dāng)兩者速度相同時,兩者一起以相同的速度做勻速運(yùn)動,設(shè)共同速度為v.根據(jù)動量守恒定律得
    m2vm=(m1+m2)v
得到,v=
m2vm
m1+m2
=10m/s.
(4)為保持棒L2做勻速運(yùn)動,必須使穿過回路的磁通量不變,設(shè)t時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則
    B0dS=Bd(S+vt)
得到,B=
B0S
S+vt

答:
(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U=0.2V時,棒L2的加速度是1.2m/s2
(2)棒L2能達(dá)到的最大速度vm是16m/s.
(3)若在棒L2達(dá)到最大速度vm時撤去外力F,并同時釋放棒L1,L1做加速運(yùn)動,L2做減速運(yùn)動,最后達(dá)到共同速度10m/s..
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的關(guān)系式為B=
B0S
S+vt
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動.此時abed構(gòu)成一個邊長為L的正方形,棒的電阻為r,其余部分電阻不計.開始時磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0
(1)若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0不變,欲使ab在水平外力F作用下向右以v0勻速運(yùn)動,則F的大小、方向如何?
(2)若從t=0時刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,每秒增加量為k,同時保持棒靜止,求棒中的感應(yīng)電流大小和方向.
(3)在上述(2)的情況下,棒始終保持靜止,當(dāng)t=t1時,垂直于棒的水平拉力為多大?
(4)若從t=0時刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小,當(dāng)棒以恒定速度v向右做勻速運(yùn)動時,可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強(qiáng)度怎樣隨時間變化?(寫出B與t的關(guān)系式)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?鹽城三模)如圖所示,固定于水平面的U型金屬導(dǎo)軌abcd,電阻不計,導(dǎo)軌間距L=1.0m,左端接有電阻R=2Ω.金屬桿PQ的質(zhì)量m=0.2Kg,電阻r=1Ω,與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2,滑動時保持與導(dǎo)軌垂直.在水平面上建立x0y坐標(biāo)系,x≥0的空間存在豎直向下的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度僅隨橫坐標(biāo)x變化.金屬桿受水平恒力F=2.4N的作用,從坐標(biāo)原點(diǎn)開始以初速度v0=1.0m/s向右作勻加速運(yùn)動,經(jīng)t1=0.4s到達(dá)x1=0.8m處,g取10m/s2
求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度與橫坐標(biāo)x應(yīng)滿足的關(guān)系;
(2)金屬桿運(yùn)動到x1處,PQ兩點(diǎn)間的電勢差;
(3)金屬桿從開始運(yùn)動到B=
3
2
T處的過程中克服安培力所做的功.

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如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行導(dǎo)軌PO、MN,PQ、MN的電阻不計,間距為d=0.5m.P、M兩端接有一只理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中.電阻均為r=0.1Ω,質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒L1、L2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上,現(xiàn)固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始做加速運(yùn)動,試求:
(1)當(dāng)電壓表的讀數(shù)為U=0.2V時,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能達(dá)到的最大速度vm
(3)若在棒L2達(dá)到最大速度vm時撤去外力F,并同時釋放棒L1,分析此后L1,L2各做什么運(yùn)動?
(4)若固定棒L1,當(dāng)棒L2的速度為v,且離開棒L1距離為S的同時,撤去恒力F,為保持棒L2做勻速運(yùn)動,可以采用將B從原值(B0=0.2T)逐漸減小的方法,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時間變化(寫出B與時間t的關(guān)系式)?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?宿州二模)如圖所示,固定于水平面上的金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒MN沿框架以某一速度向右做勻速運(yùn)動.t=0時,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時MN到達(dá)的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個邊長為L的正方形.為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化的圖象正確的是(  )

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精英家教網(wǎng)如圖所示,固定于水平桌面上足夠長的兩平行導(dǎo)軌PQ、MN,PQ、MN的電阻不計,間距為d=0.5m,PM兩端接有一理想電壓表,整個裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T,電阻均為R=0.1Ω、質(zhì)量分別為m1=300g 和m2=500g的兩金屬棒L1、L2平行地擱在光滑的導(dǎo)軌上,現(xiàn)固定L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由靜止開始作加速運(yùn)動.試求:
(1)當(dāng)電壓表讀數(shù)為0.2V時棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能達(dá)到的最大速度?
(3)若在棒L2達(dá)到最大速度時撤去恒力F,并同時釋放L1,求L2達(dá)到穩(wěn)定的速度?
(4)若固定L1,當(dāng)L2的速度為v,且離開棒L1距離為s的同時,撤去恒力F,為保持L2作勻速運(yùn)動,可以采用將B從原值(設(shè)為B0)逐漸減少的方法,則該磁場隨時間怎樣變化(寫出B與時間t的關(guān)系式).

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