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水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值R的电阻连接,导轨上放一质量为m的金属杆(见图甲),导轨的电阻忽略不计,匀强磁场方向竖直向下,用与平轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,金属杆从静止开始运动,电压表的读数发生变化,但最终将会保持某一数值U恒定不变;当作用在金属杆上的拉力变为另一个恒定值时,电压表的读数最终相应地会保持另一个恒定值不变,U与F的关系如图乙。若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,金属杆的电阻r=0.5Ω。(重力加速度g=10m/s2)求:

(1)磁感应强度B;

(2)当F=2.5N时,金属杆最终匀速运动的速度;

(3)在上述(2)情况中,当金属杆匀速运动时,撤去拉力F,此后电阻R上总共产生的热量。

 

【答案】

(1)1T (2)10m/s (3)1.25 J

【解析】(1)由部分电路欧姆定律    ①

金属杆所受安培力F=BIL                                   ②

由于金属杆匀速运动F=F                                   ③

从U—F图象中取一点F=8N    U=8V                           ④

由①②③④式解得B=1T                                     

  (2)当F=2.5N时,由图象可得U=2.5V                      ⑤

据闭合电路欧姆定律得

                                              ⑥

金属杆产生的感应电动势

E=BLv                                                     ⑦

由⑤⑥⑦式解得:                               

(3)撤去拉力后,金属杆做减速运动,最终静止。

由能量转化守恒定律知电路中产生总的热量

                                                ⑧

电阻R产生的总热量

                                            ⑨

由⑧⑨式解得QR=12.5J

 

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L=0.5m,一端通过导线与阻值为R=0.5Ω的电阻连接;导轨上放一质量为m=0.5kg的金属杆,金属杆与导轨的电阻忽略不计;导轨所在位置有磁感应强度为B=1T的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向上,现在给金属杆施加一水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2s测量一次导体棒的速度,乙图是根据所测数据描绘出导体棒的v-t图象.
求:(1)力F的大小;
(2)t=2s时导体棒的加速度;
(3)估算3.2s内电阻上产生的热量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2006?塘沽区模拟)水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(如图),金属杆与导轨的电阻不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会改变,v和F的关系如下图.(取重力加速度g=9.8m/s2

(1)金属杆在匀速运动之前做作什么运动?
(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?威海模拟)如图甲所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接.导轨上放一质量为m的金属杆,金属杆、导轨的电阻均忽略不计,匀强磁场垂直导轨平面向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v和F的关系如图乙所示.下列说法正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?滨州一模)水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值R的电阻连接,导轨上放一质量为m的金属杆(见图甲),导轨的电阻忽略不计,匀强磁场方向竖直向下,用与平轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,金属杆从静止开始运动,电压表的读数发生变化,但最终将会保持某一数值U恒定不变;当作用在金属杆上的拉力变为另一个恒定值时,电压表的读数最终相应地会保持另一个恒定值不变,U与F的关系如图乙.若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,金属杆的电阻r=0.5Ω.(重力加速度g=10m/s2)求:
(1)磁感应强度B;
(2)当F=2.5N时,金属杆最终匀速运动的速度;
(3)在上述(2)情况中,当金属杆匀速运动时,撤去拉力F,此后电阻R上总共产生的热量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图1所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L=0.5m,一端通过导线与阻值为R为0.5Ω的电阻连接;导轨上放一质量为0.5kg的金属杆,金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如图2.则:(g=10m/s2
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)磁感应强度B为多大?
(3)金属杆与导轨间的滑动摩擦因数为多少?
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