如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌AD、CE相距L=1.0m，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角α=30°，下端A、C用導(dǎo)線(xiàn)相連，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．PQGH范圍內(nèi)有方向垂直斜面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的寬度d=0.6m，邊界PQ、HG均與導(dǎo)軌垂直．電阻r=0.40Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，棒兩端始終與導(dǎo)軌電接觸良好，從與磁場(chǎng)上邊界GH距離為b=0.40m的位置由靜止釋放，當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直，取g=10m/s2．
求：
（1）金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v；
（2）金屬棒的質(zhì)量m；
（3）金屬棒在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q．
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（1）設(shè)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v0沿導(dǎo)軌下滑的過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，得：
mgbsinθ=
1
2
m
v20

代人數(shù)據(jù)解得：v0=2m/s
（2）導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)受到的安培力與重力沿斜面向下的分量大小相等，方向相反，得：
  mgsinθ=BIL
又：I=
E
r
=
BLv0
r

代人數(shù)據(jù)得：m=
B2L2v0
gsinθ
=
0．52×12×2
10×sin30°
kg=0.1kg
 （3）金屬棒離穿過(guò)磁場(chǎng)在該處中，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為熱量；即：
Q=mgdsinθ=0.1×10×0.6×0.5=0.3J
答：（1）金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小是2m/s；
（2）金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg；
（3）金屬棒在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q=0.3J．
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：

如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距為L(zhǎng)=20cm，金屬棒MN的質(zhì)量為m=10g，電阻R=8Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T，方向豎直向下，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)阻r=1Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，MN恰好平衡．
求變阻器R1的取值為多少？設(shè)θ=45°，g取10m/s2．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?普陀區(qū)一模）如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，相距為L(zhǎng)，處于豎直向下的磁場(chǎng)中，整個(gè)磁場(chǎng)由n個(gè)寬度皆為x0的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域1、2…n組成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B、3B…nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放在水平導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌電接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻．

（1）對(duì)金屬棒ab施加水平向右的力，使其從圖示位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并穿過(guò)n個(gè)磁場(chǎng)區(qū)，求棒穿越磁場(chǎng)區(qū)1的過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量q．
（2）對(duì)金屬棒ab施加水平向右的拉力，讓它從圖示位置由靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)1時(shí)開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，速度的大小為v．此后在不同的磁場(chǎng)區(qū)施加不同的拉力，使棒保持做勻速運(yùn)動(dòng)穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)．取棒在磁場(chǎng)1區(qū)左邊界為x=0，作出棒ab所受拉力F隨位移x變化的圖象．
（3）求第（2）中棒通過(guò)第i（1≤i≤n）磁場(chǎng)區(qū)時(shí)的水平拉力Fi和棒在穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)過(guò)程中回路產(chǎn)生的電熱Q．
（用x0、B、L、m、R、n表示）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ被固定在同一水平面內(nèi)，間距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)．導(dǎo)軌的M、P兩端用導(dǎo)線(xiàn)連接一定值電阻，阻值為R，在PM的右側(cè)0到2x0區(qū)域里有方向豎直向下的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨坐標(biāo)x的變化規(guī)律為B=kx（k為正常數(shù)）．一直導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻為R，其兩端放在導(dǎo)軌上且靜止在x=x0處，現(xiàn)對(duì)導(dǎo)體棒持續(xù)施加一作用力F（圖中未畫(huà)出）使導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始做沿x正方向加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng)，求：（用L、k、R、x0、a表示）：
（1）導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到2x0時(shí)導(dǎo)體棒上所消耗的電功率
（2）導(dǎo)體棒離開(kāi)磁場(chǎng)瞬間導(dǎo)體棒的加速度a'的大小
（3）導(dǎo)體棒從x0運(yùn)動(dòng)到2x0過(guò)程中通過(guò)電阻R的電量．

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