精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
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
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,一导体圆环位于纸面内,O为圆心.环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度ω逆时针转动,t=0时恰好在图示位置.规定从a到b流经电阻R的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从t=0开始转动一周的过程中,电流随ωt变化的图象是(    )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

如图所示,匀强磁场竖直向下,磁感应强度为B。有一边长为L的正方形导线框abcd,匝数为N,可绕oo’边转动,导线框总质量为m,总电阻为R.现将导线框从水平位置由静止释放,不计摩擦,转到竖直位置时动能为Ek,则在此过程中流过导线某一截面的电量为______,导线框中产生热量为____

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,足够长的平行光滑导轨固定在水平面上,电阻忽略不计,其右端连接有两个定值电阻R1、R2,电键S处于断开状态,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。一电阻为R3的导体棒在恒定的水平外力F的作用下在导轨上匀速向左运动,运动中导体棒始终与导轨垂直。现将电键S闭合,下列说法正确的是(   )
A.刚闭合S的瞬间,导体棒中的电流增大
B.刚闭合S的瞬问,导体棒两端电压增大
C.闭含S后,导体棒做减速运动直到停止
D.闭合S后,导体棒做减速运动直到再一次匀速运动

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:实验题

如图所示,为“研究电磁感应现象”的实验装置.

(1)将图中所缺的导线补接完整.
(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的情况有:
A.将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流计指针将__________.
B.原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器触头迅速向右移动时,灵敏电流计指针将________.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图条形磁铁B前后两次匀速地插入线圈A,第一次用0.2秒,第二次用0.8秒,两次通过线圈A的电量分别为q1,q2,两次线圈发热量分别是Q1和Q2,则:(     )

①q1∶q2=1∶1 ②q1∶q2=4∶1 ③Q1∶Q2=1∶1 ④Q1∶Q2=4∶1
A.①③B.①④C.②③D.②④

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,在相距为L的光滑的足够长的水平轨道上放有一金属杆AB,在光滑的倾斜轨道上放有另一个质量为的金属杆CD,金属杆与轨道接触良好,整个回路电阻为R,倾斜轨道与水平面夹角为。有一一个与水平轨道平面垂直、方向向下、磁感应强度为B1的匀强磁场;有另一个与倾斜轨道平面垂直、磁感应强度为B2的匀强磁场。为了使CD能够静止,金属杆船在外力F作用下向左匀速运动,试问:

(1)匀强磁场B2的方向;
(2)通过CD杆的电流大小;
(3)外力F的功率是多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,金属杆ab的质量为m,长为L,通过的电流为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,ab静止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成θ角,求: 
(1)棒ab受到的摩擦力;
(2)棒对导轨的压力。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动.开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α.在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面                                      (  )
A.维持不动
B.将向使α减小的方向转动
C.将向使α增大的方向转动
D.将向阻碍磁通量增大的方向转动

查看答案和解析>>

同步练习册答案