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如圖所示,兩電阻不計的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角,導(dǎo)軌間距,所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度為T,方向垂直斜面向上。將甲乙兩電阻阻值相同、質(zhì)量均為kg的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場的上邊界,甲乙相距也為,其中m。靜止釋放兩金屬桿的同時,在甲金屬桿上施加一個沿著導(dǎo)軌的外力F,使甲金屬桿在運動過程中始終做沿導(dǎo)軌向下的勻加速直線運動,加速度大小5m/s2,乙金屬桿剛進入磁場時即作勻速運動。(取m/s2

(1)求金屬桿甲的電阻R;
(2)以剛釋放時,寫出從開始到甲金屬桿離開磁場,外力F隨時間t的變化關(guān)系;
(3)若從開始釋放到乙金屬桿離開磁場,乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量J,試求此過程中外力F對甲做的功。
(1)
(2)(N)
(3) WF="2/75J" =0.0266J

試題分析:(1)因為甲、乙加速度相同,所以,當乙進入磁場時,甲剛出磁場
乙進入磁場時的速度
根據(jù)平衡條件有

解得:
(2)甲在磁場中運動時,外力F始終等于安培力


解得:,方向沿導(dǎo)軌向下
(3)乙進入磁場前,甲、乙發(fā)出相同熱量,設(shè)為,則有


故外力F對甲做的功
甲出磁場以后,外力F為零
乙在磁場中,甲、乙發(fā)出相同熱量,設(shè)為,則有



解得:
點評:本題難度中等,關(guān)鍵是根據(jù)回路的構(gòu)成和導(dǎo)體棒切割磁感線從能量轉(zhuǎn)化角度考慮問題,切割磁感線的那一部分導(dǎo)體相當于電源,克服安培力做功等于焦耳熱的產(chǎn)生,利用這些結(jié)論求解
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,C是一只電容器,先用外力使金屬桿ab貼著水平平行金屬導(dǎo)軌在勻強磁場中沿垂直磁場方向運動,到有一定速度時突然撤銷外力.不計摩擦,則ab以后的運動情況可能是(     )
A.減速運動到停止
B.來回往復(fù)運動
C.勻速運動
D.加速運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如下圖(a)所示,一個由導(dǎo)體制成的矩形線圈,以恒定速度v運動,從無場區(qū)域進入勻強磁場區(qū)域,然后出來.若取逆時針方向為電流的正方向,那么在(b)圖中所示的圖像中,能正確反映出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的是圖(  )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在蹄形磁鐵的兩極間有一可以轉(zhuǎn)動的銅盤(不計各種摩擦),現(xiàn)讓銅盤轉(zhuǎn)動.下面對觀察到的現(xiàn)象描述及解釋正確的是:
A.銅盤中沒有感應(yīng)電動勢、沒有感應(yīng)電流,銅盤將一直轉(zhuǎn)動下去
B.銅盤中有感應(yīng)電動勢、沒有感應(yīng)電流,銅盤將一直轉(zhuǎn)動下去
C.銅盤中既有感應(yīng)電動勢又有感應(yīng)電流,銅盤將很快停下
D.銅盤中既有感應(yīng)電動勢又有感應(yīng)電流,銅盤將越轉(zhuǎn)越快

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在勻強磁場中有兩根平行的金屬導(dǎo)軌,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直,導(dǎo)軌上有兩根可沿導(dǎo)軌平動的導(dǎo)體棒ab、cd,如圖所示,兩根導(dǎo)體棒勻速移動的速率分別為v1和v2,則下列情況可以使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是(  )。
A.a(chǎn)b、cd均向右運動,且v1=v2
B.a(chǎn)b、cd均向右運動,且v1>v2
C.a(chǎn)b、cd均向左運動,且v1>v2
D.a(chǎn)b向右運動,cd向左運動,且v1=v2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖甲所示,一對平行光滑導(dǎo)軌固定在水平面上,兩導(dǎo)軌間距l=0.20 m,電阻R=1.0 Ω。有一導(dǎo)體桿靜止地放在導(dǎo)軌上,與兩導(dǎo)軌垂直,桿及導(dǎo)軌的電阻皆可忽略不計,整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.50 T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下.現(xiàn)用一外力F沿導(dǎo)軌方向拉桿,使之做勻加速運動,測得力F與時間t的關(guān)系如圖乙所示.求出桿的質(zhì)量m和加速度a大小。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,水平方向的有界勻強磁場區(qū)域高度為d,三個寬度均為d的由相同導(dǎo)線制成的閉合導(dǎo)線框豎直置于磁場的上方,它們的底邊處在同一高度,線框的高度hAd/2,hBdhC=3d/2。當導(dǎo)線框A、B、C由靜止開始釋放后,在經(jīng)過勻強磁場的過程中線框受到的磁場力始終小于線框的重力,則(    )

A.剛進入磁場時三個導(dǎo)線框的速度相同     
B.線框進入磁場d/2后,導(dǎo)線框C的加速度最大 
C.通過磁場過程中無感應(yīng)電流的時間導(dǎo)線框A最長   
D.導(dǎo)線框進入磁場后,位移小于d/2以前,經(jīng)相等位移時導(dǎo)線框C的速度最大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

把一線框從一勻強磁場中拉出,如圖所示。第一次拉出的速率是 v ,第二次拉出速率是 2 v ,其它條件不變,則前后兩次拉力大小之比是           ,拉力功率之比是       ,線框產(chǎn)生的熱量之比是         ,通過導(dǎo)線截面的電量之比是           

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,一個質(zhì)量m=16g、長d=0.5m、寬L=0.1m、電阻R=0.1Ω的矩形線框從高處自由落下,下落5m高度,下邊開始進入一個跟線框平面垂直的勻強磁場.已知磁場區(qū)域的高度h=1.55m,線框進入磁場時恰好勻速下落(g取10m/s2).問:(1)磁場的磁感應(yīng)強度多大?(2)線框下邊將要出磁場時的速率多大?

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同步練習冊答案
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