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如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻.导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触.斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场.现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止.当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨.当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动.已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计.求
(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度Ia,与定值电阻R中的电流强度IR之比;
(2)a棒质量ma
(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F.
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(1)a棒为电源,b棒和电阻R等值电阻   
Ia
IR
=
2
1

(2)b棒保持静止,则mbg sinθ=BIbL
Ib=
mbgsinθ
BL

Ia=2Ib  ②
a棒脱离磁场后机械能守恒,返回磁场时速度与离开时速度相等,为V,
返回进入磁场时匀速下降,则有:mag sinθ=
B2L2V
2R

V=
2Rmagsinθ
B2L2

A棒匀速上升时 切割磁感线  Ia=
BLV
R
2
+R

由①---④得    ma=
3
2
m

(3)Ia=2Ib 
Ib=
mbgsinθ
BL

F=magsinθ+BIaL           
b受到的安培力:
F=
7
2
mgsinθ
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,两条平行的长直金属细导轨KL、PQ固定于同一水平面内,它们之间的距离为l,电阻可忽略不计;ab和cd是两根质量皆为m的金属细杆,杆与导轨垂直,且与导轨良好接触,并可沿导轨无摩擦地滑动.两杆的电阻皆为R.杆cd的中点系一轻绳,绳的另一端绕过轻的定滑轮悬挂一质量为M的物体,滑轮与转轴之间的摩擦不计,滑轮与杆cd之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行.导轨和金属细杆都处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨所在平面向上,磁感应强度的大小为B.现两杆及悬物都从静止开始运动,当ab杆及cd杆的速度分别达到v1和v2时,两杆加速度的大小各为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,电路中其它电阻不计.当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成α=53°角,导轨间距离L=0.8m.其上端接一电源和一固定电阻,电源的电动势E=1.5V,其内阻及导轨的电阻可忽略不计.固定电阻R=4.5Ω.导体棒ab与导轨垂直且水平,其质量m=3×10-2kg,电阻不计.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.(g=10m/s2  sin53°=0.8  cos53°=0.6 )
(1)将ab棒由静止释放,最终达到一个稳定的速度,求此时电路中的电流.
(2)求ab稳定时的速度.
(3)求ab棒以稳定速度运动时电路中产生的焦耳热功率PQ及ab棒重力的功率PG
从计算结果看两者大小关系是怎样的?请解释为什么有这样的关系?

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?福州模拟)如图所示,两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成α=37°角,导轨间距离L=0.6m,其上端接一电容和一固定电阻,电容C=10μF,固定电阻R=4.5Ω.导体棒ab与导轨垂直且水平,其质量m=3×10-2kg,电阻r=0.5Ω.整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,已知磁感应强度B=0.5T,取g=10m/s2,sin37°=0.8,cos37°=0.6.现将ab棒由静止释放,当它下滑的速度达到稳定时,求:
(1)此时通过ab棒的电流;
(2)ab棒的速度大小;
(3)电容C与a端相连的极板所带的电荷量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两条平行的光滑水平导轨上,用套环连着一质量为0.2kg、电阻为2Ω的导体杆ab,导轨间匀强磁场的方向垂直纸面向里.已知R1=3Ω,R2=6Ω,电压表的量程为0~10V,电流表的量程为0~3A(导轨的电阻不计).求:
(1)将R调到30Ω时,用垂直于杆ab的力F=40N,使杆ab沿着导轨向右移动且达到最大速度时,两表中有一表的示数恰好满量程,另一表又能安全使用,则杆ab的速度多大?
(2)将R调到3Ω时,欲使杆ab运动达到稳定状态时,两表中有一表的示数恰好满量程,另一表又能安全使用,则拉力应为多大?
(3)在第(1)小题的条件下,当杆ab运动达到最大速度时突然撤去拉力,则电阻R1上还能产生多少热量?

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