(07。上海物理卷)如圖(a)所示,光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),間距為L、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì),且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。開始時(shí),導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端,當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動(dòng),同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力,并很快達(dá)到恒定速度,此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。
(1)求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2;
(2)為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),阻力最大不能超過多少?
(3)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大?
(4)若t=0時(shí)磁場(chǎng)由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過較短時(shí)間后,導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動(dòng),其v-t關(guān)系如圖(b)所示,已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棒瞬時(shí)速度大小為vt,求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。
(1) (2 ) (3) (4)
本題考查了物體的平衡、安培力、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電功率。
(1)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí),切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), E=BL(v1-v2),根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=E/R,導(dǎo)體棒受到的安培力F=BIL=,速度恒定時(shí)有:=f,可得:。
(2)假設(shè)導(dǎo)體棒不隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為,此時(shí)阻力與安培力平衡,所以有。
(3)P導(dǎo)體棒=Fv2=f,P電路=E2/R==,
(4)因?yàn)椋?i>f=ma,導(dǎo)體棒要做勻加速運(yùn)動(dòng),必有v1-v2為常數(shù),設(shè)為Dv,a=,則-f=ma,可解得:a=
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科目:高中物理 來源: 題型:
(07。上海物理卷)如圖(a)所示,光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),間距為L、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì),且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。開始時(shí),導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端,當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動(dòng),同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力,并很快達(dá)到恒定速度,此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。
(1)求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2;
(2)為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),阻力最大不能超過多少?
(3)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大?
(4)若t=0時(shí)磁場(chǎng)由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過較短時(shí)間后,導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動(dòng),其v-t關(guān)系如圖(b)所示,已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棒瞬時(shí)速度大小為vt,求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。
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