精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
两光滑水平轨道放置匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直,金属棒ab可沿导轨自由移动,导轨左端M、P接一定值电阻,金属棒和导轨电阻均不计,现将金属棒沿导轨由静止向右拉,若保持拉力F恒定,经时间t1后速度为v,金属棒受到的磁场力为F1,加速度为a1,最终以速度2v做匀速运动;若保持拉力的功率不变,经过时间t2后,速度为v,金属棒受到的磁场力为F2,最终也以2v的速度做匀速运动.则(  )
A.t1>t2B.t1=t2C.F1=F2D.F=2F2


A、B、若保持拉力恒定不变,金属棒以速度2v匀速运动时,则有 F=FA=
B2L2?2v
R
.速度为v时,由牛顿第二定律得 F-
B2L2v
R
=ma1,联立两式得:
B2L2v
R
=ma1
保持拉力的功率不变,金属棒以速度2v匀速运动时,则有F=FA=
B2L2?2v
R
,拉力的功率为P=F?2v=
4B2L2v2
R

速度为v时,由牛顿第二定律得
P
v
-
B2L2v
R
=ma2,联立两式得:3
B2L2v
R
=ma2.则得:a2=3a1
由于拉力的功率一定时,金属棒的加速度较大,其速度从v0增大到v的时间较小,即t1>t2.故A正确、B错误.
C、两种运动,当速度都为v时,由上知拉力均为F=
B2L2v
R
,故F1=F2,故C正确.
D、由于两种情况下,最后都是匀速运动,故最终拉力等于安培力:F=BIL=
B2L2?2v
R

若保持拉力恒定,速度为v时,磁场力为F1,则F1=
B2L2v
R
=
1
2
F
因为F1=F2,所以F=2F2,故D正确.
故选:ACD.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在水平桌面上放置的足够长的平行金属导轨间串联了一个电容为C、充电后电荷量为Q0的电容器,两导轨间的距离为L;现将一质量为m的裸导体棒ab放在导轨上,方向与导轨垂直,整个装置处在竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度为B;当闭合开关S后,导体棒ab将向右运动.若导体棒与导轨接触良好,忽略一切摩擦,则关于磁场方向以及闭合开关S后发生的现象,下列说法正确的是(  )
A.磁场方向竖直向上
B.电容器的电荷量将逐渐减少,直到不带电
C.导体棒ab先做匀加速运动,然后做匀减速运动,直到静止不动
D.导体棒ab先做变加速运动,然后做匀速运动

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,右端接一个阻值为R的定值电阻.平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻也为R的金属棒从高为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为u,金属棒与导轨间接触良好.则金属棒穿过磁场区域的过程中(  )
A.流过金属棒的最大电流为
Bd
2gh
2R
B.通过金属棒的电荷量为
BdL
R
C.克服安培力所做的功为mgh
D.金属棒产生的焦耳热为
1
2
mg(h-μd)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图1所示,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab放置在轨道上,其阻值忽略不计.空间存在方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T.P、M间接有阻值R1的定值电阻,Q、N间接变阻箱R.现从静止开始释放金属杆ab,改变变阻箱的阻值R,测得杆的最大速度为vm,得到
1
vm
1
R
的关系如图2所示.若轨道足够长且电阻不计,重力加速度g取l0m/s2.求:
(1)金属杆开始滑动时加速度值;
(2)金属杆质量m和定值电阻R1阻值;
(3)当变阻箱R取4Ω,金属杆ab运动的速度为
vm
2
时,定值电阻R1消耗的电功率.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,正方形单匝均匀线框abcd,边长L=0.4m,每边电阻相等,总电阻R=0.5Ω.一根足够长的绝缘轻质细线跨过两个轻质光滑定滑轮,一端连接正方形线框,另一端连接绝缘物体P,物体P放在一个光滑的足够长的固定斜面上,斜面倾角θ=30°,斜面上方的细线与斜面平行.在正方形线框正下方有一有界的勻强磁场,上边界I和下边界II都水平,两边界之间距离也是L=0.4m.磁场方向水平,垂直纸面向里,磁感应强度大小B=0.5T.现让正方形线框的cd边距上边界I的正上方高度h=0.9m的位置由静止释放,且线框在运动过程中始终与磁场垂直,cd边始终保持水平,物体P始终在斜面上运动,线框刚好能以v=3m/S的速度进入勻强磁场并匀速通过匀强磁场区域.释放前细线绷紧,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力.
(1)线框的cd边在匀强磁场中运动的过程中,c、d间的电压是多大?
(2)线框的质量m1和物体P的质量m2分别是多大?
(3)在cd边刚进入磁场时,给线框施加一个竖直向下的拉力F使线框以进入磁场前的加速度匀加速通过磁场区域,在此过程中,力F做功w=0.23J,求正方形线框cd边产生的焦耳热是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,相距为L的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上,导轨由两种材料组成.PG右侧部分单位长度电阻为r0,且PQ=QH=GH=L.PG左侧导轨与导体棒电阻均不计.整个导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度为B.质量为m的导体棒AC在恒力F作用下从静止开始运动,在到达PG之前导体棒AC已经匀速.
(1)求当导体棒匀速运动时回路中的电流;
(2)若导体棒运动到PQ中点时速度大小为v1,试计算此时导体棒加速度;
(3)若导体棒初始位置与PG相距为d,运动到QH位置时速度大小为v2,试计算整个过程回路中产生的焦耳热.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,导体ab是金属线框的一个可动边,ab边长L=0.4m,磁场的磁感强度B=0.1T,当ab边以速度v为5m/s向右匀速移动时,下列判断正确的是(  )
A.感应电流的方向由a到b,感应电动势的大小为o.2V
B.感应电流的方向由a到b,感应电动势的大小为o.4V
C.感应电流的方向由b到a,感应电动势的大小为o.2V
D.感应电流的方向由b到a,感应电动势的大小为o.4V

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示装置中,当cd杆运动时,ab杆中的电流方向由a向b,则cd杆的运动可能是(  )
A.向右加速运动B.向右减速运动
C.向左匀速运动D.向左减速运动

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,两根质量同为m、电阻同为R、长度同为l的导体棒,用两条等长的、质量和电阻均可忽略的长直导线连接后,放在距地面足够高的光滑绝缘水平桌面上,两根导体棒均与桌边缘平行,一根在桌面上,另一根移动到靠在桌子的光滑绝缘侧面上.整个空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度为B.开始时两棒静止,自由释放后开始运动.已知两条导线除桌边拐弯处外其余部位均处于伸直状态,导线与桌子侧棱间无摩擦.求:
(1)刚释放时,导体棒的加速度大小;
(2)导体棒运动稳定时的速度大小;
(3)若从开始下滑到刚稳定时通过横截面的电荷量为q,求该过程中系统产生的焦耳热.

查看答案和解析>>

同步练习册答案