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如图所示,两根相距为=1m的足够长的平行光滑金属导轨,位于水平的xOy平面内,一端接有阻值为的电阻.在的一侧存在垂直纸面向里的磁场,磁感应强度B只随x的增大而增大,且它们间的关系为B=x,其中。一质量为m=0.5kg的金属杆与金属导轨垂直,可在导轨上滑动.当t=0时金属杆位于x=0处,速度为=,方向沿x轴的正方向。在运动过程中,有一大小可调节的外力F作用于金属杆,使金属杆以恒定加速度a=沿x轴正方向匀加速直线运动。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计.求:当t=4s时施加于金属杆上的外力为多大。
5N
解:根据匀变速直线运动的速度公式可得t=4s时的速度为
 (2分)
根据匀变速直线运动的位移公式可得t=4s时的位移为
  (2分)
B=x可得t=4s时磁感应强度B=2T        (2分)
t=4s时的感应电动势  (2分)
t=4s时的回路感应电流      (2分)
t=4s时金属杆所受的安培力为 (2分)
由牛顿第二定律   (2分)
  (2分)
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

位于绝缘水平面上的宽度为L=1m的U形金属导轨,左端串接一电阻R=7.5Ω,金属导轨在外力控制下始终以速度v1=2m/s向右匀速运动,导轨电阻不计。如图所示,虚线PQ右侧区域有重直水平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1T。由于导轨足够长,电阻R始终未进入磁场区域。一质量为m=0.1kg,电阻r=0.5Ω,长度也是L的金属棒,自PQ处以水平向右的初速度v2=4m/s滑上金属导轨,金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.2,且运动过程中始终与导轨垂直接触。金属棒滑上导轨后,经t=0.2s,速度恰好与导轨速度相同,此过程中因摩擦产生热量Q=0.08J。之后,金属棒继续运动,当其速度刚好稳定时,金属棒的总位移s=1.74m。重力加速度g=10m/s2,求:
  (1)金属棒最终稳定时速度的大小;
  (2)当金属棒速度v=3.2m/s时加速度的大小;
  (3)自金属棒滑上导轨至刚好稳定时整个电路中消耗的电能。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(8分)某地地磁场的磁感应强度方向斜向下指向地面,与竖直方向成60°角,大小为5 ×10-5T。一灵敏电压表通过导线连接在当地入海河段的两岩的接线柱上,接线柱与水接触良好。已知该河段的两岸南北正对,河宽200m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体、电阻极小)流过。设落潮时,海水自正西向正东流,流速为4m/s。
(1)该河段的南岸和北岸,那边电势高?
(2)灵敏电压表的示数是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一电子以初速v沿与金属板平行的方向飞入两板间,在下列几种情况下,电子将向M板偏转的有 :( )
A.开关S接通稳定后
B.断开开关S的瞬间
C.接通S后,变阻器的滑动触头向右迅速滑动时
D.接通S后,变阻器的滑动触头向左迅速滑动时

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图15所示,电阻不计的平行金属导轨MNOP水平放置,MO间接有阻值为R的电阻,导轨相距为d,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电阻为R的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于MN的恒力F向右拉动CD,CD受恒定的摩擦阻力Ff.已知F > Ff,求:?

图15
(1)CD运动的最大速度是多少?
(2)当CD达到最大速度后,电阻R消耗的电功率是多少??
(3)当CD的速度是最大速度的13时,CD的加速度是多少???????????????

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,甲图A线圈中通有电流,在0—2 s内电流的变化规律如乙图所示,闭合金属导体环B悬挂在线圈A的一端,那么在0—2 s内关于金属环中感应电流及金属环受力情况应为(规定电流从a流入A线圈、从b端流出的电流方向为正方向)    )
A.B环中感应电流方向始终不变,受力方向也不变
B.B环中感应电流方向始终不变,但受力方向改变
C.B环中感应电流方向改变,但受力方向不变
D.B环中感应电流方向和B环受力方向都改变

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图(甲)所示,两水平放置的平行金属板C、D相距很近,上面分别开有小孔O和,水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好,且导轨在磁感应强度为B1=10T的匀强磁场中,导轨间距L=0.50m.金属棒AB紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动.其速度图像如图(乙),若规定向右运动速度方向为正方向,从t=0时刻开始,由C板小孔O处连续不断飘入质量为m=3.2×10-21kg、电量q=1.6×10-19C的带正电的粒子(设飘入速度很小,可视为零).在D板外侧有以MN为边界的匀强磁场B2=10T,MN与D相距d=10cm,B1和B2方向如图(甲)所示(粒子重力及其相互作用不计),求:

(1)0~4.0s时间内哪些时刻发射的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN?
(2)粒子从边界MN射出来的位置之间最大的距离为多少?
 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图5所示,直角梯形线圈abcd,ab=bc=L,ad=L/2,线圈总电阻为R,右侧有一个宽度为L的有界磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。初始时,c点距磁场左边界距离L线圈的恒定速率v0垂直磁场边界向右运动,穿过磁场区域。设逆时针方向电流为正,,下面哪个图象能反映电流随位移的变化         (   )

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,大小相等的匀强磁场分布在直角坐标系的四个象限里,相邻象限的磁感强度B的方向相反,均垂直于纸面,现在一闭合扇形线框OABO,以角速度ω绕Oz轴在xOy平面内匀速转动,那么在它旋转一周的过程中(从图中所示位置开始计时),线框内感应电动势与时间的关系图线是:
 

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