圖6，金屬棒P從高h(yuǎn)處以速度v0沿光滑弧形平行導(dǎo)軌下滑，進(jìn)入軌道的水平部分后，在自下而上垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在軌道的水平部分原來靜止放著另一根金屬棒Q，已知mP∶mQ=3∶4，假設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng).試問:

（1）當(dāng)P棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，P、Q棒各做什么運(yùn)動(dòng)？?
（2）P棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，P、Q兩棒加速度之比為多少？?
（3）若兩棒始終沒有碰撞，求P和Q的最大速度；?
（4）在整個(gè)過程中回路中消耗的電能是多少？（已知mP）
(1)減速運(yùn)動(dòng)　加速運(yùn)動(dòng)　(2)4∶3　 
解本題關(guān)鍵應(yīng)抓住:（1）當(dāng)P、Q兩棒速度相等時(shí)，回路電流為零，P、Q不受安培力做勻速直線運(yùn)動(dòng)；（2）P、Q兩棒所受合外力為零，動(dòng)量守恒；（3）全過程能量守恒.
P棒沿光滑弧面下滑，直到進(jìn)入水平軌道之前，整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒.對(duì)P棒所以
P棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度最大，其后由于P棒切割磁感線使整個(gè)回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，反過來，由于P、Q棒中有電流存在，兩棒受安培力作用而分別做減速運(yùn)動(dòng)和加速運(yùn)動(dòng)，直到兩棒速度相同為止，該速度即為Q棒最大速度.由于兩棒所受的安培力F=BIl，盡管回路中感應(yīng)電流不斷變化，但兩棒通過電流始終相等，所以兩棒所受安培力大小始終相等，這樣兩棒運(yùn)動(dòng)的加速度之比始終為:在這一階段中，兩棒運(yùn)動(dòng)速度不斷變化，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流、安培力、兩棒的加速度都在不斷變化.用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求兩棒速度是非常困難的，但若把兩棒看成一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，這樣根據(jù)動(dòng)量守恒定律mPvP=(mP+mQ)v，所以即Q的最大速度.
兩棒速度相同后，穿過整個(gè)回路的磁通量不再變化，回路中無感應(yīng)電流，兩棒不再受安培力作用，在光滑水平軌道上各自做勻速運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)無能量消耗.要計(jì)算從P棒下滑到兩棒均以v滑動(dòng)的全過程中回路消耗的電能，因感應(yīng)電流為變量，無法用Q=I2Rt計(jì)算，但根據(jù)能量守恒，回路消耗的電能即系統(tǒng)減少的機(jī)械能，所以Q=mPgh+
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）
如圖甲所示，CDE是固定在絕緣水平面上的光滑金屬導(dǎo)軌，CD=DE=L，∠CDE=60°，CD和DE單位長(zhǎng)度的電阻均為r0，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。    MN是絕緣水平面上的一根金屬桿，其長(zhǎng)度大于L，電阻可忽略不計(jì)。現(xiàn)MN在向右的水平拉力作用下以速度v0。在CDE上勻速滑行。MN在滑行的過程中始終與CDE接觸良好，并且與C、E所確定的直線平行。
（1）求MN滑行到C、E兩點(diǎn)時(shí)，C、D兩點(diǎn)電勢(shì)差的大�。�
（2）推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過程中，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系表達(dá)式；
（3）在運(yùn)動(dòng)學(xué)中我們學(xué)過：通過物體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間的關(guān)系圖線（v – t 圖）可以求出物體運(yùn)動(dòng)的位移x，如圖乙中物體在0 – t0。時(shí)間內(nèi)的位移在數(shù)值上等于梯形Ov0Pt的面積。通過類比我們可以知道：如果畫出力與位移的關(guān)系圖線（F—x圖）也可以通過圖線求出力對(duì)物體所做的功。
請(qǐng)你推導(dǎo)MN在CDE上滑動(dòng)過程中，MN所受安培力F安與MN的位移x的關(guān)系表達(dá)式，并用F安與x的關(guān)系圖線求出MN在CDE上整個(gè)滑行的過程中，MN和CDE構(gòu)成的回路所產(chǎn)生的焦耳熱。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平的平行虛線間距為d=50cm，其間有B=1.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)正方形線圈邊長(zhǎng)為l=10cm，線圈質(zhì)量m=100g，電阻為R=0.20Ω。開始時(shí)，線圈的下邊緣到磁場(chǎng)上邊緣的距離為h=80cm。將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度相等。取g=10m/s2，
求：(1) 線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線圈產(chǎn)生電流的大小和方向；
(2)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的電熱Q。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

兩條平行金屬導(dǎo)軌置于水平方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)垂直，軌距為l，左端連接一電阻R，如圖16-7-9所示.長(zhǎng)為2l的導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直，a端與下面的導(dǎo)軌接觸.現(xiàn)將導(dǎo)體棒ab以a端為軸沿導(dǎo)軌平面向右轉(zhuǎn)過90°角，在此過程中棒與導(dǎo)軌保持良好接觸.求通過R的電荷量.

圖16-7-9

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，光滑導(dǎo)軌立在豎直平面內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B="0.5" T.電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V，內(nèi)阻不計(jì).當(dāng)電鍵K撥向a時(shí)，導(dǎo)體棒（電阻為R）PQ恰能靜止.當(dāng)K撥向b后，導(dǎo)體棒PQ在1 s內(nèi)掃過的最大面積為多少？（導(dǎo)軌電阻不計(jì)）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題



如圖所示，正方形線框邊長(zhǎng)L，質(zhì)量M，電阻R，從高H處自由下落，當(dāng)線框的下邊進(jìn)入高h(yuǎn) =" L" 的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，恰好勻速下降，設(shè)線框面總與磁場(chǎng)垂直，求
（1）    磁感應(yīng)強(qiáng)度B 
（2）    線框經(jīng)過磁場(chǎng)過程中所產(chǎn)生熱Q
（3）    線框穿過該區(qū)域共需時(shí)間T

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示，平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L=1m，上端接有定值電阻R1＝3Ω，下端接有電阻R2＝6Ω，虛線OOˊ下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)�，F(xiàn)將質(zhì)量m=0.1kg、電阻不計(jì)的金屬桿MN從OOˊ上方某處垂直導(dǎo)軌放置后由靜止釋放，桿下落0.2m過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示(金屬桿運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸)。求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B；
（2）桿下落0.2m過程中通過電阻R2的電荷量q；

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示桌面上有一銅制矩形線框，AB是線框的中軸線，O為AB的中點(diǎn)。一條形磁鐵水平勻速通過AB正上方的過程中，線框始終靜止。則下列說法中正確的是
A．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從上向下看是先順時(shí)針后逆時(shí)針
B．線框始終受到向左的靜摩擦力
C．條形磁鐵經(jīng)過O點(diǎn)正上方時(shí)，線框?qū)ψ烂娴膲毫εc重力大小相等
D．線框產(chǎn)生的焦耳熱與磁鐵的速度大小有關(guān)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

(20分)
如圖15所示，固定在上、下兩層水平面上的平行金屬導(dǎo)軌、和、間距都是，二者之間固定有兩組豎直半圓形軌道和，兩軌道間距也均為，且和的豎直高度均為4R，兩組半圓形軌道的半徑均為R。軌道的端、端的對(duì)接狹縫寬度可忽略不計(jì)，圖中的虛線為絕緣材料制成的固定支架，能使導(dǎo)軌系統(tǒng)位置固定。將一質(zhì)量為的金屬桿沿垂直導(dǎo)軌方向放在下層導(dǎo)軌的最左端位置，金屬桿在與水平成角斜向上的恒力作用下沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好。當(dāng)金屬桿通過4R的距離運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌末端位置時(shí)其速度大小。金屬桿和導(dǎo)軌的電阻、金屬桿在半圓軌道和上層水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中所受的摩擦阻力，以及整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力均可忽略不計(jì)。
（1）已知金屬桿與下層導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求金屬桿所受恒力F的大��；
（2）金屬桿運(yùn)動(dòng)到位置時(shí)撤去恒力F，金屬桿將無碰撞地水平進(jìn)入第一組半圓軌道和，又在對(duì)接狹縫和處無碰撞地水平進(jìn)入第二組半圓形軌道和的內(nèi)側(cè)，求金屬桿運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高位置時(shí)，它對(duì)軌道作用力的大�。�
（3）若上層水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，其右端連接的定值電阻阻值為，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿由第二組半圓軌道的最高位置處，無碰撞地水平進(jìn)入上層導(dǎo)軌后，能沿上層導(dǎo)軌滑行。求金屬桿在上層導(dǎo)軌上滑行的最大距離。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案