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        1. 精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
          如圖所示,MN、PQ為固定的平行光滑導軌,其電阻忽略不計,與地面成30°角.N、Q間接一電阻R′=lΩ,M、P端與電池組和開關組成回路,電動勢ε=6V,內阻r=lΩ,導軌區(qū)域加有與兩導軌所在平面垂直的勻強磁場.現將一條質量m=0.04kg,電阻R=lΩ的金屬導線置于導軌上,并保持導線ab水平.已知導軌間距L=O.1m,當開關S接通后導線ab恰靜止不動.
          (1)試計算磁感應強度大。
          (2)若ab靜止時距地面的高度為0.5m,斷開S,ab沿導軌下滑到底端時的
          速度大小為2.0m/s.試求該過程中R′上得到的電熱.(g取10m/s2
          分析:(1)導體桿靜止在導軌上,受到重力、支持力和安培力三個力作用,根據平衡條件和閉合電路歐姆定律結合安培力大小為F=BIL,即可求得磁感應強度.
          (2)ab下滑的過程中重力和安培力做功,根據動能定理求得系統(tǒng)產生的熱,然后根據串聯(lián)電阻的功率分配關系得出ab下滑的過程中R′上得到的電熱.
          解答:解:(1)導體桿靜止在導軌上,受到重力、支持力和安培力三個力作用,如圖側視圖所示.由平衡條件得:
          F=mgsinθ
          又F=BIL,
          I=
          E
          R+r
          =
          6
          1
          2
          R+r
          =
          6
          0.5+1
          A=4
          A
          因金屬棒的電阻值與電阻R′的電阻值相等,所以:I=
          1
          2
          I=2

          解得:B=
          mgsin30°
          IL
          =
          0.04×10×0.5
          2×0.1
          T=1
          T;
          (2)ab下滑的過程中重力和安培力做功,根據動能定理得:mgh-WA=
          1
          2
          mv2

          所以:WA=mgh-
          1
          2
          mv2=0.04×10×0.5J-
          1
          2
          ×0.04×22J═0.12
          J
          ab棒克服安培力做的功轉化為系統(tǒng)的熱,所以:Q=WA=0.12J
          因金屬棒的電阻值與電阻R′的電阻值相等,所以R′上產生的熱與ab上產生的熱相等,所以R′上產生的熱:Q=
          1
          2
          Q=
          1
          2
          ×0.12J=0.06
          J
          答:(1)磁感應強度大小為1T;
          (2)該過程中R′上得到的電熱為0.06J.
          點評:本題是通電導體在磁場中平衡問題,分析受力情況,特別是安培力的情況是關鍵.
          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          (2012?開封模擬)如圖所示,MN、PQ為足夠長的平行導軌,間距L=O.5m,導軌平面與水平面 間的夾角6=37°,NQ丄MN,NQ間連接有一個R=3Ω的電阻.有一勻強磁場垂直于 導軌平面,磁感應強度為B=1T.將一根質量為m=0.05kg的金屬棒放置在導軌上,金屬棒的電阻r=2Ω,其余部分電阻不計.現從ab由靜止釋放金屬棒,ab緊靠NQ,金屬棒沿導軌向下運動過程中始 終與NQ平行.已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.5,金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變,cd到ab的距 離為S=2m.(g取=10m/s2
          (1)金屬棒到達cd處的速度是多大?
          (2)在金屬棒從ab運動到cd的過程中,電阻R上產生的熱量是多少?

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖所示,MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長的平行導軌,NQ⊥MN,導軌  平面與水平面間的夾角θ=37°,NQ間連接一個R=4Ω的電阻.一勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度B=1T.將一根質量m=0.05kg、電阻r=1Ω的金屬棒ab,緊靠NQ放置在導軌上,且與導軌接觸良好,導軌的電阻不計.現靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行.已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.5,當金屬棒滑行至cd處時已經達到穩(wěn)定速度,cd離NQ的距離s=0.2m.g取l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8. 問:
          (1)當金屬棒滑行至cd處時回路中的電流多大?
          (2)金屬棒達到的穩(wěn)定速度多大?
          (3)若將金屬棒滑行至以處的時刻記作t=0,從此時刻起,讓磁場的磁感應強度逐漸減小,可使金屬棒中不產生感應電流,則t=1s時磁感應強度多大?

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          精英家教網如圖所示,MN、PQ是兩條在水平面內、平行放置的光滑金屬導軌,導軌的右端接理想變壓器的原線圈,變壓器的副線圈與阻值為R=0.5Ω的電阻組成閉合回路,變壓器的原副線圈匝數之比n1:n2=2,導軌寬度為L=0.5m.質量為m=1kg的導體棒ab垂直MN、PQ放在導軌上,在水平外力作用下,從t=0時刻開始往復運動,其速度隨時間變化的規(guī)律是v=2sin
          π
          2
          t
          ,已知垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應強度為B=1T,導軌、導體棒、導線和線圈的電阻均不計,電流表為理想交流電表,導體棒始終在磁場中運動.則下列說法中正確的是(  )
          A、在t=1s時刻電流表的示數為
          1
          2
          2
          A
          B、導體棒兩端的最大電壓為1V
          C、單位時間內電阻R上產生的焦耳熱為0.25J
          D、從t=0至t=3s的時間內水平外力所做的功為0.75J

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          精英家教網如圖所示,MN、PQ為足夠長的平行金屬導軌,間距L=0.50m,導軌平面與水平面間夾角θ=37°,N、Q間連接一個電阻R=5.0Ω,勻強磁場垂直于導軌平面向上,磁感應強度B=1.0T.將一根質量m=0.050kg的金屬棒放在導軌的ab位置,金屬棒的電阻為r=1.0Ω,導軌的電阻不計.現由靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與導軌垂直,且與導軌接觸良好.已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.50,當金屬棒滑行至cd處時速度大小開始保持不變,位置cd與ab之間的距離s=2.0m.已知g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
          (1)金屬棒達到cd處的感應電流大小;
          (2)金屬棒從ab運動到cd的過程中,電阻R產生的熱量.

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          精英家教網如圖所示,MN和PQ式固定在水平面內間距L=0.02m的平行金屬軌道,軌道的電阻忽略不計,金屬桿ab垂直放置在軌道上.兩軌道間連接有阻值為R0=1.50Ω的電阻,ab桿的電阻R=0.50Ω,ab桿與軌道接觸良好并不計摩擦,整個裝置放置在磁感應強度為B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向下.對ab桿施加一水平向右的拉力,使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運動.求:
          (1)通過電阻R0的電流;
          (2)對ab桿施加的水平向右的拉力的大;
          (3)ab桿兩端的電勢差.

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