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如图1所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示.求杆的质量m和加速度a.

【答案】分析:导体棒运动时切割磁感线产生感应电流,使棒受到向左的安培力,根据感应电流的大小写出安培力的表达式结合牛顿第二定律求出F与t的关系式,然后将图象上的数据代入即可求解.
解答:解:导体杆在轨道上做匀加速直线运动,用υ表示其速度,t表示时间,则有:
υ=at                   ①
杆切割磁力线,将产生感应电动势:
E=Blυ                  ②
在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流
   ③
杆受到的安培力的
f=BIl   ④
根据牛顿第二定律,有
F-f=ma  ⑤
联立以上各式,得
    ⑥
由图线上取两点代入⑥式,可解得:
a=10m/s2,m=0.1kg
故杆的质量为m=0.1kg,其加速度为a=10m/s2
点评:解答这类问题的关键是正确分析安培力的大小与方向,然后根据导体棒所处状态列方程求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2001?江西)如图1所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示.求杆的质量m和加速度a.

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如图1所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1Ω,有一质量为m=1kg的金属棒MN平放在轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=5精英家教网T,现用拉力F平行轨道方向拉金属棒,使棒做初速为零的匀加速直线运动,加速度a=1m/s2,试求:
(1)第2s末安培力FA的大小;
(2)在2虚线方框内画出拉力F随时间t变化的图线(要标出坐标值);
(3)当拉力F=4N时,电路消耗的电功率;
(4)若拉力F的最大值为5N,流过电阻R的最大电流为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图1所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20m,电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下.现用一拉力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速直线运动,加速度a=2m/s2.设导轨无限长,测得10s末拉力F=3.2N.求:
(1)10秒末通过R电流的大小;
(2)杆的质量m
(3)若10s内R上所产生的热量为Q=13J,求10s内拉力F所做的功
(4)作出拉力随时间变化的F-t图象(不用写出过程)(图2)

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科目:高中物理 来源: 题型:

(01年全国卷)(13分)如图1所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距=0.20m,电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆,做之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图2所示。求杆的质量m和加速度a。     

     

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