精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
如圖所示，兩根足夠長且平行的光滑金屬導軌與水平面成530角放置，導軌間接一阻值為3Ω的電阻R，導軌電阻忽略不計．在兩平行虛線L1、L2間有一與導軌所在平面垂直、磁感應強度為B的勻強磁場，磁場區(qū)域的寬度為d=0.5m．導體棒a的質量為ma=0.2kg，電阻Ra=3Ω；導體棒b的質量為mb=0.1kg，電阻Rb=6Ω；它們分別垂直導軌放置并始終與導軌接觸良好，現從圖中的M、N處同時將它們由靜止開始釋放，運動過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域，當b剛穿出磁場時，a正好進入磁場．取重力加速度g=10m/s2，sin53°=0.8且不計a、b之間電流的相互作用，求：
（1）在整個過程中，a、b兩導體棒分別克服安培力做的功；
（2）在a穿越磁場的過程中，a、b兩導體棒上產生的焦耳熱之比；
（3）M點和N點之間的距離．
精英家教網
（1）對a桿：由于金屬桿勻速穿過磁場，所以穿過的過程中受力平衡：
即：F安a=magsin53°
克服安培力做功的大小與重力做的功大小相同
即：Wa=magsin53°×d=0.8J
對b桿：由于金屬桿勻速穿過磁場，所以穿過的過程中受力平衡：
即：F安b=mbgsin53°
克服安培力做功的大小與重力做的功大小相同
即：Wb=mbgsin53°×d=0.4J
（2）在a穿越磁場過程中，a桿是電源，b與R是外電路：Ia=Ib+IR ①
b與R并聯電壓相同：IbRb=IRR，解得：Ib=
IR
2

把結果代入①解得：
Ia
Ib
=3
則：
Qa
Qb
=
I2a
Rat
I2b
Rbt
=
9
2

（3）設b在磁場中勻速運動的速度為vb，則b中的電流：Ib=
BLvb
R總1

電路的總電阻：R總1=7.5Ω
由b桿受力平衡得：BIbL=
B2L2vb
R總1
=mgsin53°  ②
同理a棒在磁場中勻速運動時總電阻：R總2=5Ω
B2L2va
R總2
=magsin53°  ③
由②③兩式取比值得：vb：va=3：4
根據題意得：va=vb+gsin53°?t
d=vb?t
由位移速度關系式：v2=2gsin53°?x
由上式整理，M點和N點距L1的距離：xa=
4
3
m     xb=
3
4
m
所以：xMN=xa-xb=
7
12
m
答：（1）在整個過程中，a、b兩導體棒分別克服安培力做的功為0.8J，0.4J；
（2）在a穿越磁場的過程中，a、b兩導體棒上產生的焦耳熱之比9：2；
（3）M點和N點之間的距離為
7
12
m．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌MN、PQ平行放置，導軌平面與水平面的夾角為θ，導軌的下端接有電阻．當導軌所在空間沒有磁場時，使導體棒ab以平行導軌平面的初速度v0沖上導軌平面，ab上升的最大高度為H；當導軌所在空間存在方向與導軌平面垂直的勻強磁場時，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導軌平面，ab上升的最大高度為h．兩次運動中導體棒ab始終與兩導軌垂直且接觸良好．關于上述情景，下列說法中正確的是（　　）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌MN、PQ與水平面的夾角為α=30°，導軌電阻不計，導軌處在垂直導軌平面斜向上的有界勻強磁場中．兩根電阻都為R=2Ω、質量都為m=0.2kg的完全相同的細金屬棒ab和cd垂直導軌并排靠緊的放置在導軌上，與磁場上邊界距離為x=1.6m，有界勻強磁場寬度為3x=4.8m．先將金屬棒ab由靜止釋放，金屬棒ab剛進入磁場就恰好做勻速運動，此時立即由靜止釋放金屬棒cd，金屬棒cd在出磁場前已做勻速運動．兩金屬棒在下滑過程中與導軌接觸始終良好（取重力加速度g=10m/s2）．求：
（1）金屬棒ab剛進入磁場時棒中電流I；
（2）金屬棒cd在磁場中運動的過程中通過回路某一截面的電量q；
（3）兩根金屬棒全部通過磁場的過程中回路產生的焦耳熱Q．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩根足夠長的固定平行金屬導軌位于同一水平面內，導軌間的距離為L，導軌上橫放著兩根導體棒ab和cd．設兩根導體棒的質量皆為m，電阻皆為R，導軌光滑且電阻不計，在整個導軌平面內都有豎直向上的勻強磁場，磁感強度為B．開始時ab和cd兩導體棒有方向相反的水平初速，初速大小分別為v0和2v0，求：
（1）從開始到最終穩(wěn)定回路中產生的焦耳熱．
（2）當ab棒的速度大小變?yōu)?span id="f379tdt" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
v04
，回路中消耗的電功率的可能值．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，兩根足夠長且平行的光滑金屬導軌與水平面成53°夾角固定放置，導軌間連接一阻值為6Ω的電阻R，導軌電阻忽略不計．在兩平行虛線m、n間有一與導軌所在平面垂直、磁感應強度為B的勻強磁場．導體棒a的質量為ma=0.4kg，電阻Ra=3Ω；導體棒b的質量為mb=0.1kg，電阻Rb=6Ω；它們分別垂直導軌放置并始終與導軌接觸良好．a、b從開始相距L0=0.5m處同時將它們由靜止開始釋放，運動過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域，當b剛穿出磁場時，a正好進入磁場（g取10m/s2，不計a、b之間電流的相互作用）．求：
（1）當a、b分別穿越磁場的過程中，通過R的電荷量之比；
（2）在穿越磁場的過程中，a、b兩導體棒勻速運動的速度大小之比；
（3）磁場區(qū)域沿導軌方向的寬度d為多大；
（4）在整個過程中，產生的總焦耳熱．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?湖南模擬）如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌相距為l=0.5m，導軌平面與水平面間的夾角θ=30°，整個導軌平面處于勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小B=0.4T，方向垂直導軌平面，在導軌上垂直導軌放置兩金屬棒ab和cd，長度均為0 5m，cd棒的質量m=0.2kg、電阻R=0.2Ω，不計ab棒和金屬導軌的電阻，兩棒與金屬導軌接觸良好且可沿導軌自由滑動．現ab棒在外力作用下，始終以恒定速度v=1.5m/s沿著導軌向上滑動，cd棒則由靜止釋放，g取10m/s2．求：
（1）剛釋放cd棒時cd棒所受合力的大小和方向；
（2）閉合回路中的最大電流和金屬棒cd的最終速度．

查看答案和解析>>

同步練習冊答案