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如图所示,两根不计电阻的金属导线MN与PQ放在水平面内,MN是直导线,PQ的PQ1段是直导线,Q1Q2段是弧形导线,Q2Q3段是直导线,MN、PQ1、Q2Q3相互平行,M、P间接入一个阻值R=0.25Ω的电阻。一根质量为1.0 kg不计电阻的金属棒AB能在MN、PQ上无摩擦地滑动,金属棒始终垂直于MN,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。金属棒处于位置(I)时,给金属棒一个向右的速度v1=4 m/s,同时方向水平向右的外力F1 ="3" N作用在金属棒上使金属棒向右做匀减速直线运动;当金属棒运动到位置(Ⅱ)时,外力方向不变,大小变为F2,金属棒向右做匀速直线运动,经过时间t ="2" s到达位置(Ⅲ)。金属棒在位置(I)时,与MN、Q1Q2相接触于a、b两点,a、b的间距L1=1 m,金属棒在位置(Ⅱ)时,棒与MN、Q1Q2相接触于c、d两点。已知s1="7.5" m。求:(1)金属棒向右匀减速运动时的加速度大小?
(2)c、d两点间的距离L2=?
(3)外力F2的大小?
(4)金属棒从位置(I)运动到位置(Ⅲ)的过程中,电阻R上放出的热量Q=?

(1)金属棒从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中,加速度不变,方向向左,设大小为a,在位置I时,ab间的感应电动势为E1,感应电流为I1,受到的安培力为F1,则
E1=BL1 v1F1···································①
F1="4" N·································································②
根据牛顿第二定律得
F1F1 =ma·····························································③
a=" 1" m / s2·································································④
(2)设金属棒在位置(Ⅱ)时速度为v2,由运动学规律得
=-2a s1···························································⑤
v2=" 1" m / s·································································⑥
由于在(I)和(II)之间做匀减速直线运动,即加速度大小保持不变,外力F1恒定,所以AB棒受到的安培力不变即F1=F2
···························································⑦
m······················································⑧
(3)金属棒从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中,做匀速直线运动,感应电动势大小与位置(Ⅱ)时的感应电动势大小相等,安培力与位置(Ⅱ)时的安培力大小相等,所以
F2= F2="4" N······························································⑨
(4) 设位置(II)和(Ⅲ)之间的距离为s2,则
s2= v2t="2" m ································································⑩
设从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中,外力做功为W1,从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中,外力做功为W2,则
W1= F1 s1="22.5" J ···························································11
W2= F2 s2="8" J······························································12
根据能量守恒得W1+ W2·······························13·
解得Q =" 38" J ·····························································14

解析

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,两根竖直固定的金属导轨ad和bc相距l=0.2m,另外两根水平金属杆MN和EF可沿导轨无摩擦地滑动,MN杆和EF杆的电阻分别为0.2Ω(竖直金属导轨的电阻不计),EF杆放置在水平绝缘平台上,回路NMEF置于匀强磁场内,磁场方向垂直于导轨平面向里,磁感应强度B=1T,试求:
(1)EF杆不动,MN杆以0.1m/s的速度向上运动时,杆MN两端哪端的电势高?MN两端电势差为多大?
(2)当MN杆和EF杆的质量均为m=10-2kg.MN杆须有多大的速度向上运动时,EF杆将开始向上运动?此时拉力的功率为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

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,整个过程中通过电阻R1的电量为
 
.(已知重力加速度为g)

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?淮安模拟)如图所示,两根等高光滑的
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圆弧轨道,半径为r、间距为L,轨道电阻不计.在轨道顶端连有一阻值为R的电阻,整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻不计的金属棒从轨道的顶端ab处由静止开始下滑,到达轨道底端cd时受到轨道的支持力为2mg.整个过程中金属棒与导轨电接触良好,求:
(1)棒到达最低点时的速度大小和通过电阻R的电流.
(2)棒从ab下滑到cd过程中回路中产生的焦耳热和通过R的电荷量.
(3)若棒在拉力作用下,从cd开始以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动,则在到达ab的过程中拉力做的功为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内,相距0.3m,导轨左端PQ间用电阻R=0.2Ω相连接,导轨电阻不计,导轨上停放着一金属杆MN,杆的电阻为0.1Ω,质量为0.1kg,始终与导轨保持良好接触,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感强度为0.5T.现对金属杆施加适当的水平力,使杆由静止开始沿导轨匀加速运动,问:
(1)要使P点电势高于Q点电势,杆应向哪个方向运动?
(2)当金属杆的速度v=2m/s时,电阻R上消耗的电功率多大?
(3)要使电阻R上的电压每秒均匀增加0.05V,杆的加速度a应为多大?

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科目:高中物理 来源:2012-2013学年江苏省南通市高三第三次调研测试物理试卷(解析版) 题型:计算题

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(1)棒到达最低点时的速度大小和通过电阻R的电流.

(2)棒从ab下滑到cd过程中回路中产生的焦耳热和通过R的电荷量.

(3)若棒在拉力作用下,从cd开始以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动,则在到达ab的过程中拉力做的功为多少?

 

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