如圖所示,兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M??N??位于同一水平面上,兩軌道之間的距離l=0.50m,軌道的MM??端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN??端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N??P??平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為R0=0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.64 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN??重合.現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.20kg、電阻r=0.10Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP??.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計(jì),取g=10m/s2,求:

(1)導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小和方向;

(2)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量;

(3)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱

(1 I=E/R+r)=3.8A(或3.84A)根據(jù)右手定則可知,電流方向?yàn)橛?i>b向a         

(2)q=It=0.512C(或0.51C)  (3)Q=E-μmgd=0.94J


解析:

(1)設(shè)導(dǎo)體桿在F的作用下運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)的速度為v1,根據(jù)動(dòng)能定理則有             (F-μmgs=mv12                                 (2分)                                                                    

 導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv1此時(shí)通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小I=E/R+r)=3.8A(或3.84A)                     (1分)

根據(jù)右手定則可知,電流方向?yàn)橛?i>b向a                 (1分)

(2)設(shè)導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E平均,則由法拉第電磁感應(yīng)定律有   E平均=△φ/t=Bld/t             (1分)

通過(guò)電阻R的感應(yīng)電流的平均值 I平均=E平均/R+r)          (1分)        

通過(guò)電阻R的電荷量 q=It=0.512C(或0.51C)              (1分)

(3)設(shè)導(dǎo)體桿離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2,運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的速度為v3,因?qū)w桿恰好能通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律對(duì)導(dǎo)體桿在軌道最高點(diǎn)時(shí)有                mg=mv32/R0                 (1分)[來(lái)源:學(xué)_科_網(wǎng)]

對(duì)于導(dǎo)體桿從NN′運(yùn)動(dòng)至PP′的過(guò)程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律有

mv22=mv32+mg2R0                               (2分)

解得v2=5.0m/s                                       (1分)

導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中損失的機(jī)械能

E=mv12mv22=1.1J                              (1分)

此過(guò)程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱為     Q=E-μmgd=0.94J       (2分)

 

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2009?西城區(qū)三模)[選做題]]如圖所示,兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M?N?位于同一水平面上,兩軌道之間的距離 l=0.50m.軌道的MM′端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為 R0=0.50m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.64T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質(zhì)量 m=0.20kg、電阻 r=0.10Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處.在與桿垂直的水平恒力 F=2.0N的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù) μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計(jì),取 g=10m/s2,求:
(1)導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小和方向;
(2)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量;
(3)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M′N(xiāo)′位于同一水平面上,兩軌道間距離l=0.50m.直軌道左端接一定值電阻R1=0.40Ω,直軌道右端與豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為r=0.5m.直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=l.0m,且其右邊界與NN′重合.有一質(zhì)量m=0.20kg、電阻R2=0.lΩ的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處.現(xiàn)用一水平恒力F拉動(dòng)ab桿,F(xiàn)=2.0N,當(dāng)ab桿運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計(jì),取g=l0m/s2,求:
(1)導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),導(dǎo)體桿的速度和加速度大小;
(2)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2012?資陽(yáng)三模)如圖所示,兩根正對(duì)的距離為L(zhǎng)=1m的平行金屬直物直MN、M’、N'位于同一水平面上,兩端M、M’之間接一阻值為R=4Ω的定值電阻,NN’端與兩條位于豎直平面內(nèi)的半徑均為Ro=0.4m的半圓形光滑金屬習(xí)口直NP,N'P’平滑連接直軌道的右側(cè)處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為s=0.5m,且其右邊界與NN’重合.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=lkg,電阻為r=1Ω的一導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界也為s處.在與桿垂直的,水平向右且大小為38N的恒力F作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng).當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)右邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)休桿ab恰好能以最小的速度通過(guò)半圓形習(xí)U首的最高點(diǎn)PP'.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與輛連接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=02,軌道的電阻可忽略不計(jì),重力加速度g取l Om/s2,求:
(1)ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)桿中電流的大小和方向;
(2)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)ab桿的電量;
(3)ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,ab桿損失的機(jī)械能和電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩根正對(duì)的距離為l的平行金屬直軌道MN、M′N(xiāo)′位于同一水平面上,兩端M、M′之間接一阻值為R的定值電阻,NN′端與兩條位于豎直面內(nèi)的半徑均為R0的半圓形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接.直軌道的右側(cè)處于豎直向下、就磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為s,且其右邊界與NN′重合.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界為s處.在與桿垂直的水平向右恒立F的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)右邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小的速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP′.已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,軌道的電阻可忽略不計(jì),重力加速度為g,求:
(1)導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小和方向;
(2)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(18分)如圖所示,兩根正對(duì)的平行金屬直軌道MN、M´N´位于同一水平面上,兩軌道之間的距離l=0.50m。軌道的MM´端之間接一阻值R=0.40Ω的定值電阻,NN´端與兩條位于豎直面內(nèi)的半圓形光滑金屬軌道NP、N´P´平滑連接,兩半圓軌道的半徑均為R0=0.50m。直軌道的右端處于豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.64 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d=0.80m,且其右邊界與NN´重合,F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.20kg、電阻r=0.10Ω的導(dǎo)體桿ab靜止在距磁場(chǎng)的左邊界s=2.0m處。在與桿垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)至磁場(chǎng)的左邊界時(shí)撤去F,結(jié)果導(dǎo)體桿ab恰好能以最小速度通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)PP´。已知導(dǎo)體桿ab在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與軌道接觸良好,且始終與軌道垂直,導(dǎo)體桿ab與直軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.10,軌道的電阻可忽略不計(jì),取g=10m/s2,求:

(1)導(dǎo)體桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),通過(guò)導(dǎo)體桿上的電流大小和方向;

(2)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)電阻R上的電荷量;

(3)導(dǎo)體桿穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中整個(gè)電路中產(chǎn)生的焦耳熱。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案