精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

（22分）如圖所示，間距為L、光滑足夠長的金屬導軌傾斜放置（金屬導軌的電阻不計），導軌傾角為α，兩根長度均為L的金屬棒CD、PQ放在導軌上，已知CD棒的質量為m、電阻為R，PQ棒的質量為4m、電阻為2R。磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌所在平面向上，兩根勁度系數均為k、相同的彈簧一端固定在導軌的下端，另一端連著金屬棒CD。開始時金屬棒CD靜止，現用一恒力平行于導軌所在平面向上拉金屬棒PQ，使金屬棒PQ由靜止開始運動，當金屬棒PQ達到穩(wěn)定時，彈簧的形變量大小與開始時相同，已知金屬棒PQ開始運動到穩(wěn)定的過程中通過CD棒的電量為q，此過程可以認為CD棒緩慢地移動，求此過程中：

（1）CD棒移動的距離；

（2）恒力所做的功。

解析：

⑴開始時彈簧是壓縮，當向上的安培力增大時，彈簧的壓縮量減小，安培力等于CD棒平行于斜面的分量時，彈簧恢復到原長，安培力繼續(xù)增大，彈簧伸長，由題意可知，當彈簧的伸長量等于開始的壓縮量時達到穩(wěn)定狀態(tài)，此時的彈力與原來的彈力大小相等、方向相反。兩彈簧向上的彈力等于CD棒重力平行于斜面的分量。即2Fk=mgsinα，

彈簧的形變量為Δx， CD棒移動的距離

⑵在達到穩(wěn)定過程中兩棒之間距離增大Δs，由兩金屬棒組成的閉合回路中的磁通量發(fā)生變化，產生感應電動勢為感應電流為 

回路中通過的電量即CD棒中的通過的電量為 

由此可得兩棒距離增大值 

PQ棒沿導軌上滑距離應為CD棒沿斜面上滑距離和兩棒距離增大值之和

PQ棒沿導軌上滑距離為 

CD棒靜止，受到向上的安培力與重力平行斜面的分量和彈力的合力平衡，

安培力為FB=mgsinα+2Fk =2mgsinα 

金屬棒PQ達到穩(wěn)定時，它受到的合外力為零，即恒力F=FB+4mgsinα=6mgsinα

恒力做功為 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，間距為L的兩根長直平行導軌M、N所在平面與水平面夾角為θ，磁感應強度為B的勻強磁場垂直軌道平面．橫跨的導體棒cd因為摩擦而處于靜止狀態(tài)，其質量為M．另一根導體棒ab質量為m，由靜止開始沿軌道無摩擦由上方滑下，當沿軌道下滑距離為S時，達到最大速度．在ab下滑過程中，cd棒始終保持靜止．兩棒電阻均為R，導軌電阻不計．求：
（1）當ab棒達到最大速度后，cd棒受到的摩擦力；
（2）從ab棒開始下滑到達到最大速度的過程中，ab與cd棒上產生的總熱量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，間距為L、半徑為R0的內壁光滑的
14
圓弧固定軌道，右端通過導線接有阻值為R的電阻，圓弧軌道處于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B．質量為m、電阻為r、長度也為L的金屬棒，從與圓心等高的ab處由靜止開始下滑，到達底端cd時，對軌道的壓力恰好等于金屬棒的重力2倍，不計導軌和導線的電阻，空氣阻力忽略不計，重力加速度為g．求：
（1）金屬棒到達底端時，電阻R兩端的電壓U多大；
（2）金屬棒從ab處由靜止開始下滑，到達底端cd的過程中，通過電阻R的電量q；
（3）用外力將金屬棒以恒定的速率v從軌道的低端cd拉回與圓心等高的ab處的過程中，電阻R產生的熱量Q．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?廣州三模）如圖所示，間距為L，電阻不計的兩根平行金屬導軌MN、PQ（足夠長）被固定在同一水平面內，質量均為m，電阻均為R的兩根相同導體棒a、b垂直于導軌放在導軌上，一根輕繩繞過定滑輪后沿兩金屬導軌的中線與a棒連連，其下端懸掛一個質量為M的物體C，整個裝置放在方向豎直向上，磁感應強度大小為B的勻強磁場中，開始時使a、b、C都處于靜止狀態(tài)，現釋放C，經過時間t，C的速度為v1，b的速度為v2．不計一切摩擦，兩棒始終與導軌接觸良好，重力加速度為g，求：
（1）t時刻a棒兩端的電壓
（2）t時刻C的加速度值
（3）t時刻a、b與導軌所組成的閉合回路消耗的總電功率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，間距為L、電阻不計的兩根平行金屬導軌MN、PQ（足夠長）被固定在同一水平面內，M、P間連接了一電阻R長度為L、質量為m、電阻也為R的導體棒ab垂直置于導軌上，一根輕繩繞過定滑輪后沿兩金屬導軌的中線與ab棒連接，其下端懸掛一個質量也為m的物體A，整個裝置處于方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中．開始時使導體棒ab和物體A都處于靜止狀態(tài)且輕繩拉直，現釋放A，經過時間t，物體A下降的高度為h，速度為v．不計一切摩擦，導體棒始終與導軌接觸良好，重力加速度為g．
求此時刻：
（1）a、b兩端間的電壓；
（2）物體A的加速度大�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?江門一模）如圖所示，間距為L=lm的光滑平行金屬導軌，水平地放置在豎直方向的磁感應強度為B=1T的勻強磁場中，一端接阻值是R=9Ω的電阻，一電阻是r=1Ω，質量為m=1Kg的體棒放置在導軌上，在外力的作用下從t=0開始運動，其速度隨時間的變化規(guī)律是v=2
t
不計導軌電阻．求：
（1）t=4s時的感應電流的大小和此時安培力的功率；
（2）在坐標中畫出電流平方與時間關系（I2-t），的圖象，并利用圖象計算t=0到t=4s時間內電阻R產生的熱量．

查看答案和解析>>

同步練習冊答案