精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
如图所示,AB、CD是两根足够长的光滑固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑.(导轨和金属棒的电阻不计)
(1)求导体下滑过程中速度为v时加速度是多少?
(2)求导体ab下滑的最大速度vm
(3)若金属棒到达最大速度时沿斜面下滑的距离是S,求该过程中R上产生的热量.
分析:(1)金属棒ab从静止开始沿导轨下滑后,重力沿斜面向下的分力先大于安培力,后等于安培力,金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动,后做匀速运动.根据E=BLv、I=
E
R
和F=BIL推导出安培力公式,由牛顿第二定律求解导体下滑过程中速度为v时加速度.
(2)当加速度减小到0时,达到最大速度,由平衡条件求出最大速度.
(3)金属棒减少的机械能转化为回路中的焦耳热,由能量转化和守恒定律求解R上产生的热量.
解答:解:(1)经分析知,金属棒先沿斜面向下做加速度逐渐减小的加速运动,
   由牛顿第二定律得  mgsinθ-BIL=ma
I=
BLv
R

解得:a=gsinθ-
B2L2v
mR

(2)当加速度减小到0时,达到最大速度,此时:
  mgsinθ=BIL
I=
BLvm
R

解得 vm=
mgRsinθ
B2L2

(3)由能量转化和守恒定律知,金属棒减少的机械能转化为回路中的焦耳热,即△Q=mgSsinθ-
1
2
mv2

答:
(1)导体下滑过程中速度为v时加速度是gsinθ-
B2L2v
mR

(2)导体ab下滑的最大速度vm
mgRsinθ
B2L2

(3)若金属棒到达最大速度时沿斜面下滑的距离是S,该过程中R上产生的热量为mgSsinθ-
1
2
mv2
点评:本题要根据牛顿定律分析金属棒的运动情况,分析和计算安培力是关键.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,.AC端连有电阻值为R的电阻.若将一质量为M、电阻为r的金属棒EF垂直于导轨在距BD端s处由静止释放,在棒EF滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面向上的恒力把棒EF从BD位置由静止推至距BD端s处,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.(导轨的电阻不计)
(1)求棒EF下滑过程中的最大速度;
(2)求恒力F刚推棒EF时棒的加速度;
(3)棒EF自BD端出发又回到BD端的整个过程中,电阻R上有多少电能转化成了内能?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,ab、cd是竖直面内两根固定的光滑细杆,ab、cd两端位于相切的两个竖直圆周上,每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),两个滑环分别从a、c处释放(初速为0),用t1、t2依次表示滑环从a到b和从c到d所用的时间,则t1
等于
等于
t2.(填“大于、等于或小于”)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,AB和CD为半径为R=1m的1/4圆弧形光滑轨道,BC为一段长2m的水平轨道.质量为2kg的物体从轨道A端由静止释放,若物体与水平轨道BC间的动摩擦因数为0.1,试求:
(l)物体第1次沿CD弧形轨道可上升的最大高度.
(2)物体最终停下来的位置与B点的距离.
(3)如果物体的质量是4千克,则物体最终停下来的位置与B点的距离.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(2012?自贡模拟)如图所示,ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距l为0.5m,导轨左端连接一个4Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好.金属棒的电阻r大小为1Ω,导轨的电
阻不计.整个装置放在磁感强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F使棒从静止开始向右运动.当棒的速度达到v0=3m/s后保持拉力的功率恒为5W,从此时开始计时(即此时t=0),已知从计时开始直至金属棒达到稳定速度的过程中电流通过电阻R做的功为6.72J.试解答以下问题:
(1)金属棒达到的稳定速度V是多少?
(2)金属棒从t=0开始直至达到稳定速度所需的时间是多少?
(3)试估算金属棒从t=0开始,直至达到稳定速度的过程中通过电阻R的电荷量的最大值是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架,bc段接有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,ef是一条不计电阻的金属杆,杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑(不计空气阻力),下滑时ef始终处于水平位置,整个装置处于方向垂直框面向里的匀强磁场中,ef从静止下滑,经过一段时间后闭合开关S,则在闭合开关S后(  )
A、ef的加速度大小不可能大于gB、无论何时闭合开关S,ef最终匀速运动时速度都相同C、无论何时闭合开关S,ef最终匀速运动时电流的功率都相同D、ef匀速下滑时,减少的机械能大于电路消耗的电能

查看答案和解析>>

同步练习册答案