如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個定值電阻。導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場，現(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運動，此時放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止。當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導(dǎo)軌。當a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運動。已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計。求：
（1）a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度Ia與定值電阻R中的電流強度IR之比；
（2）a棒質(zhì)量ma；
（3）a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動時所受的拉力F。

解：（1）a棒沿導(dǎo)軌向上運動時，a棒、b棒及電阻R中的電流分別為Ia、Ib、IR，有
IRR=IbRb ①
Ia=IR+Ib ②
由①②解得  ③
（2）由于a棒在PQ上方滑動過程中機械能守恒，因而a棒在磁場中向上滑動的速度大小v1與在磁場中向下滑動的速度大小v2相等，即v1=v2=v ④
設(shè)磁場的磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)體棒長為L，a棒在磁場中運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv ⑤
當a棒沿斜面向上運動時，  ⑥
IbLB=mgsinθ ⑦
向下勻速運動時，a棒中的電流為I'a，則  ⑧
I'aLB=magsinθ ⑨
由④⑤⑥⑦⑧⑨解得ma=3/2m
（3）由題知導(dǎo)體棒a沿斜面向上運動時，所受拉力F=IaLB+magsinθ
聯(lián)立上列各式解得F=7/2mgsinθ
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩條平行的長直金屬細導(dǎo)軌KL、PQ固定于同一水平面內(nèi)，它們之間的距離為l，電阻可忽略不計；ab和cd是兩根質(zhì)量皆為m的金屬細桿，桿與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌良好接觸，并可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動．兩桿的電阻皆為R．桿cd的中點系一輕繩，繩的另一端繞過輕的定滑輪懸掛一質(zhì)量為M的物體，滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計，滑輪與桿cd之間的輕繩處于水平伸直狀態(tài)并與導(dǎo)軌平行．導(dǎo)軌和金屬細桿都處于勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上，磁感應(yīng)強度的大小為B．現(xiàn)兩桿及懸物都從靜止開始運動，當ab桿及cd桿的速度分別達到v1和v2時，兩桿加速度的大小各為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩條平行的金屬導(dǎo)軌MP、NQ與水平面夾角為α，設(shè)導(dǎo)軌足夠長．導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.80T，與導(dǎo)軌上端相連的電源電動勢E=4.5V，內(nèi)阻r=0.4Ω，水平放置的導(dǎo)體棒ab的電阻R=1.5Ω，兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，且能沿導(dǎo)軌無摩擦滑動，與導(dǎo)軌下端相連的電阻R1=1.0Ω，電路中其它電阻不計．當單刀雙擲開關(guān)S與1接通時，導(dǎo)體棒剛好保持靜止狀態(tài)，求：
（1）磁場的方向；
（2）S與1接通時，導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率；
（3）當開關(guān)S與2接通后，導(dǎo)體棒ab在運動過程中，單位時間（1s）內(nèi)掃過的最大面積．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=53°角，導(dǎo)軌間距離L=0.8m．其上端接一電源和一固定電阻，電源的電動勢E=1.5V，其內(nèi)阻及導(dǎo)軌的電阻可忽略不計．固定電阻R=4.5Ω．導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平，其質(zhì)量m=3×10-2kg，電阻不計．整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.5T．（g=10m/s2  sin53°=0.8  cos53°=0.6 ）
（1）將ab棒由靜止釋放，最終達到一個穩(wěn)定的速度，求此時電路中的電流．
（2）求ab穩(wěn)定時的速度．
（3）求ab棒以穩(wěn)定速度運動時電路中產(chǎn)生的焦耳熱功率PQ及ab棒重力的功率PG．
從計算結(jié)果看兩者大小關(guān)系是怎樣的？請解釋為什么有這樣的關(guān)系？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?福州模擬）如圖所示，兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=37°角，導(dǎo)軌間距離L=0.6m，其上端接一電容和一固定電阻，電容C=10μF，固定電阻R=4.5Ω．導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平，其質(zhì)量m=3×10-2kg，電阻r=0.5Ω．整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，已知磁感應(yīng)強度B=0.5T，取g=10m/s2，sin37°=0.8，cos37°=0.6．現(xiàn)將ab棒由靜止釋放，當它下滑的速度達到穩(wěn)定時，求：
（1）此時通過ab棒的電流；
（2）ab棒的速度大小；
（3）電容C與a端相連的極板所帶的電荷量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩條平行的光滑水平導(dǎo)軌上，用套環(huán)連著一質(zhì)量為0.2kg、電阻為2Ω的導(dǎo)體桿ab，導(dǎo)軌間勻強磁場的方向垂直紙面向里．已知R1=3Ω，R2=6Ω，電壓表的量程為0～10V，電流表的量程為0～3A（導(dǎo)軌的電阻不計）．求：
（1）將R調(diào)到30Ω時，用垂直于桿ab的力F=40N，使桿ab沿著導(dǎo)軌向右移動且達到最大速度時，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則桿ab的速度多大？
（2）將R調(diào)到3Ω時，欲使桿ab運動達到穩(wěn)定狀態(tài)時，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則拉力應(yīng)為多大？
（3）在第（1）小題的條件下，當桿ab運動達到最大速度時突然撤去拉力，則電阻R1上還能產(chǎn)生多少熱量？

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