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        1. 如圖(a)所示,傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌,長度足夠長,寬度L=0.4m,自身電阻不計,上端接有R=0.3Ω的定值電阻.在導(dǎo)軌間MN虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場.在MN虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r=0.1Ω的金屬棒.現(xiàn)將金屬棒無初速度釋放,其運(yùn)動時的v-t圖象如圖(b)所示,重力加速度取g=10m/s2.求:
          精英家教網(wǎng)
          (1)斜面的傾角θ和金屬棒的質(zhì)量m;
          (2)在2~5s時間內(nèi)整個回路產(chǎn)生的熱量Q是多少(結(jié)果保留一位小數(shù)).
          分析:(1)由v-t圖象可知,金屬棒先勻加速運(yùn)動,進(jìn)入磁場后做變加速運(yùn)動,最后做勻速運(yùn)動.讀出加速度,根據(jù)牛頓定律求解.
          (2)金屬棒的機(jī)械能減小,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.運(yùn)用能量守恒定律求解.
          解答:精英家教網(wǎng)解:(1)在0~2 s時間內(nèi),金屬棒受力如圖所示,合力F=mgsinθ
                   根據(jù)牛頓第二定律F=ma得a=gsinθ
                  由圖象知a=
          12-0
          2
          =6m/s2
                       解得θ=37°
              在t=5s之后金屬棒做勻速運(yùn)動,且v2=6m/s;金屬棒受力平衡,
              沿軌道平面有F=mgsinθ
               又感應(yīng)電動勢E=BLv2
            感應(yīng)電流I=
          E
          R+r

                 F=BIL
                 解得m=0.1kg
          (2)2~5 s內(nèi)金屬棒初速度v1=12m,末速度v2=6m/s.
               對該過程應(yīng)用動能定理,有mgssinθ-W=
          1
          2
          m
          v
          2
          2
          -
          1
          2
          m
          v
          2
          1

               2~5 s內(nèi)金屬棒位移為v-t圖象相對應(yīng)的“面積”s=(15×6+22)×1×0.2m=22.4m
              則在2~5 s過程安培力對金屬棒做功W=Q
              代入數(shù)據(jù),解得Q=18.8J
          答:(1)斜面的傾角θ=37°,金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg;
             (2)在2~5s時間內(nèi)整個回路產(chǎn)生的熱量Q是18.8J.
          點(diǎn)評:本題電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題,電磁與力聯(lián)系橋梁是安培力,這種類問題關(guān)鍵在于安培力的分析和計算.發(fā)掘圖象隱含的條件是本題另一個關(guān)鍵.
          練習(xí)冊系列答案
          相關(guān)習(xí)題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖(a)所示,傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌,長度足夠長,寬度L = 0.4m,自身電阻不計,上端接有R = 0.3Ω的定值電阻。在導(dǎo)軌間MN虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.5T的勻強(qiáng)磁場。在MN虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r = 0.1Ω的金屬棒,F(xiàn)將金屬棒無初速釋放,其運(yùn)動時的v-t圖象如圖(b)所示。重力加速度取g = 10m/s2。試求:

          (1)斜面的傾角θ和金屬棒的質(zhì)量m;

          (2)在2s~5s時間內(nèi)金屬棒動能減少了多少?此過程中整個回路產(chǎn)生的熱量Q是多少(結(jié)果保留一位小數(shù))?

           


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          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖(a)所示,傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌,長度足夠長,寬度L = 0.4m,自身電阻不計,上端接有R = 0.3Ω的定值電阻。在導(dǎo)軌間MN虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.5T的勻強(qiáng)磁場。在MN虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r = 0.1Ω的金屬棒。現(xiàn)將金屬棒無初速釋放,其運(yùn)動時的v-t圖象如圖(b)所示。重力加速度取g = 10m/s2。試求:

          (1)斜面的傾角θ和金屬棒的質(zhì)量m;

          (2)在2s~5s時間內(nèi)金屬棒動能減少了多少?此過程中整個回路產(chǎn)生的熱量Q是多少(結(jié)果保留一位小數(shù))?

           


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          科目:高中物理 來源:2011年廣東省佛山市高考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

          如圖(a)所示,傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌,長度足夠長,寬度L=0.4m,自身電阻不計,上端接有R=0.3Ω的定值電阻.在導(dǎo)軌間MN虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場.在MN虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r=0.1Ω的金屬棒.現(xiàn)將金屬棒無初速度釋放,其運(yùn)動時的v-t圖象如圖(b)所示,重力加速度取g=10m/s2.求:

          (1)斜面的傾角θ和金屬棒的質(zhì)量m;
          (2)在2~5s時間內(nèi)整個回路產(chǎn)生的熱量Q是多少(結(jié)果保留一位小數(shù)).

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          科目:高中物理 來源:2011年福建省泉州五中高考物理模擬試卷(5月份)(解析版) 題型:解答題

          如圖(a)所示,傾斜放置的光滑平行導(dǎo)軌,長度足夠長,寬度L=0.4m,自身電阻不計,上端接有R=0.3Ω的定值電阻.在導(dǎo)軌間MN虛線以下的區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場.在MN虛線上方垂直導(dǎo)軌放有一根電阻r=0.1Ω的金屬棒.現(xiàn)將金屬棒無初速度釋放,其運(yùn)動時的v-t圖象如圖(b)所示,重力加速度取g=10m/s2.求:

          (1)斜面的傾角θ和金屬棒的質(zhì)量m;
          (2)在2~5s時間內(nèi)整個回路產(chǎn)生的熱量Q是多少(結(jié)果保留一位小數(shù)).

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