如圖所示，固定于水平桌面上足夠長的兩平行光滑導(dǎo)軌PQ、MN，其電阻不計，間距d=0.5m，P、M兩端接有一只理想電壓表，整個裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強度B0=0.2T的勻強磁場中，兩金屬棒L1、L2平行地擱在導(dǎo)軌上，其電阻均為r=0.1Ω，質(zhì)量分別為M1=0.3kg和M2=0.5kg．固定棒L1，使L2在水平恒力F=0.8N的作用下，由靜止開始運動．試求：
（1）當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2V時，棒L2的加速度為多大；
（2）棒L2能達(dá)到的最大速度vm．
（1）L2切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，
電壓表測L1兩端電壓，電路電流：
I=
U
r
=
0.2V
0.1Ω
=2A，
L2所受的安培力：
FB=BId=0.2×2×0.5=0.2N，
對L2由牛頓第二定律得：F-FB=m2a，
解得，L2的加速度：a=
F-FB
m2
=
0.8-0.2
0.5
=1.2m/s2；
（2）當(dāng)桿做勻速直線運動時，棒L2速度達(dá)到最大，此時電路電流為Im，
L2切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：E=Bdvm，
電路電流Im=
Bdvm
2r
，
安培力：FB=BImd=
B2d2vm
2r
，
桿做勻速直線運動，由平衡條件得：
F=FB，即：F=
B2d2vm
2r
，
解得：vm=
2Fr
B2d2
=16m/s；
答：（1）當(dāng)電壓表讀數(shù)為U=0.2V時，棒L2的加速度為1.2m/s2；（2）棒L2能達(dá)到的最大速度為16m/s．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

半徑為a的圓環(huán)電阻不計，放置在垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，環(huán)內(nèi)有一導(dǎo)體棒電阻為r，可以繞環(huán)勻速轉(zhuǎn)動，將電阻R、開關(guān)S連接在環(huán)和棒的O端，將電容器極板水平放置，并聯(lián)在R和開關(guān)S兩端，如圖所示．
（1）開關(guān)S斷開，極板間有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子恰好靜止，試判斷OM的轉(zhuǎn)動方向和角速度的大小．
（2）當(dāng)S閉合時，該帶電粒子以
1
4
g的加速度向下運動，則R是r的幾倍？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，螺線管與相距L的兩豎直放置的導(dǎo)軌相連，導(dǎo)軌處于垂直紙面向外、磁感應(yīng)強度為B0的勻強磁場中．金屬桿ab垂直導(dǎo)軌，桿與導(dǎo)軌接觸良好，并可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動．螺線管橫截面積為S，線圈匝數(shù)為N，電阻為R1，管內(nèi)有水平向左的變化磁場．已知金屬桿ab的質(zhì)量為m，電阻為R2，重力加速度為g．不計導(dǎo)軌的電阻，不計空氣阻力，忽略螺線管磁場對桿ab的影響．
（1）為使ab桿保持靜止，求通過ab的電流的大小和方向；
（2）當(dāng)ab桿保持靜止時，求螺線管內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B的變化率；
（3）若螺線管內(nèi)方向向左的磁場的磁感應(yīng)強度的變化率
△B
△t
=k（k＞0）．將金屬桿ab由靜止釋放，桿將向下運動．當(dāng)桿的速度為v時，仍在向下做加速運動．求此時桿的加速度的大�。O(shè)導(dǎo)軌足夠長．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平放置的U形光滑導(dǎo)軌足夠長，處于磁感應(yīng)強度B=5T的勻強磁場中，導(dǎo)軌寬度L=0.2m，可動導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m=2.0kg，電阻R=0.1Ω，其余電阻可忽略不計．現(xiàn)在導(dǎo)體棒ab在水平外力F=10N的作用下，由靜止開始運動了s=40cm后，速度達(dá)到最大．求：
（1）導(dǎo)體棒ab運動的最大速度．
（2）當(dāng)導(dǎo)體棒ab的速度為最大速度的一半時，棒ab的加速度．
（3）導(dǎo)體棒ab由靜止達(dá)到最大速度的過程，棒ab上產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，固定在水平面上的兩平行光滑軌道相距l(xiāng)=1m，左端用R=4Ω的電阻連接，一質(zhì)量m=0.5kg的導(dǎo)體桿ab靜止放在軌道上，且與兩軌道垂直，整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上，現(xiàn)用水平恒力沿軌道向右拉導(dǎo)體桿，當(dāng)移動距離s=2.5m時導(dǎo)體桿開始以8m/s的速度做勻速運動，軌道和導(dǎo)體桿的電阻均忽略不計．求：
（1）當(dāng)導(dǎo)體桿勻速運動時，通過它的電流大小和方向；
（2）導(dǎo)體桿從靜止到剛開始勻速運動的過程中，通過電阻R上電量q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平方向大小為B的勻強磁場的上下邊界分別是MN、PQ，磁場寬度為L，一個邊長為a的正方形導(dǎo)線框（L＞2a）從磁場上方豎直下落，線框的質(zhì)量為m，電阻為R，運動過程中上下兩邊始終與磁場邊界平行，若線框進(jìn)入磁場過程中感應(yīng)電流保持不變．（運動過程中空氣阻力不計，重力加速度為g．）求：（1）線框下端進(jìn)入磁場時的速度．
（2）線框下端即將離開磁場時線框的加速度．
（3）若線框上端離開磁場時線框恰好保持平衡，求線框離開磁場的過程中流經(jīng)線框電量q和線框完全通過磁場產(chǎn)生的熱量Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小B=0.5T的勻強磁場中，有一豎直放置的導(dǎo)體框架，框架寬l=0.4m，框架上端的電阻R=0.9Ω，磁場方向垂直于框架平面．阻值r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿框架向下以v=5m/s速度做勻速運動，不計框架電阻及摩擦．問：
（1）通過ab棒的電流是多大？方向如何？
（2）ab受到的安培力是多大？
（3）這個過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示，一對足夠長的平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道相距L=1m，左端之間用R=3Ω的電阻連接，軌道的電阻忽略不計．一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體桿靜置于兩軌道上，并與兩軌道垂直．整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道平面向上．現(xiàn)用水平拉力沿軌道方向拉導(dǎo)體桿，拉力F與導(dǎo)體桿運動的位移x間的關(guān)系如圖乙所示．當(dāng)拉力達(dá)到最大時，導(dǎo)體桿恰好開始做勻速運動．當(dāng)位移x=2.5m時撤去拉力，導(dǎo)體桿又滑行了一段距離△x后停下，已知在滑行△x的過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為12J．求：
（1）拉力F作用過程中，通過電阻R上的電量q；
（2）導(dǎo)體桿運動過程中的最大速度vm；
（3）拉力F作用過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，水平旋轉(zhuǎn)的平行金屬導(dǎo)軌M、N間接一阻值R=0.128Ω的電阻，軌道寬為L=0.8m．軌道上搭一金屬棒ab，其質(zhì)量m=0.4kg，ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，除R外其余電阻不計，垂直于軌道的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=2T，ab在一電動機的牽引下由靜止開始運動，經(jīng)過t=2s，ab運動了s=1.2m，剛好達(dá)到最大速度．此過程中電動機的平均輸出功率為8W，最大輸出功率14.4W．求：
（1）金屬棒ab運動的最大速度多大？
（2）該過程中電阻R上消耗的電能．（g=10m/s2）

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