如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ=30°,導(dǎo)軌間距l(xiāng),所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T,方向垂直斜面向上.將甲乙兩電阻阻值相同、質(zhì)量均為m=0.02kg的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界,甲乙相距也為l,其中l(wèi)=0.4m.靜止釋放兩金屬桿的同時(shí),在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力F,使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終做沿導(dǎo)軌向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小5m/s2.(取g=10m/s2
(1)乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),發(fā)現(xiàn)乙金屬桿作勻速運(yùn)動(dòng),則甲乙的電阻R為多少?
(2)以剛釋放時(shí)t=0,寫出從開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系,并說(shuō)明F的方向.
(3)乙金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),乙金屬桿中的電功率多少?
(4)若從開(kāi)始釋放到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量Q=
1
30
J,試求此過(guò)程中外力F對(duì)甲做的功.
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(1)甲乙加速度相同(5m/s2),當(dāng)乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),甲剛出磁場(chǎng)
乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)v=
2glsinθ
=2m/s

乙受力平衡 mgsinθ=F=
B2l2v
2R

R=
B2l2v
2mgsinθ
=
0.22×0.42×2
2×0.02×10×0.5
=0.064Ω

(2)甲在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),v=a?t=5t ③
根據(jù)牛頓第二定律得
    F+mgsin30°-FA=ma
由于a=gsin30°
故外力F始終等于安培力,F=FA=IlB=
Blv
2R
lB=0.25t

F方向沿導(dǎo)軌向下
(3)乙在磁場(chǎng)中作勻速運(yùn)動(dòng),P=I2R=(
Blv
2R
)2R=0.1(w)

(4)乙進(jìn)入磁場(chǎng)前,甲乙發(fā)出相同熱量,設(shè)為Q1,
此過(guò)程中甲一直在磁場(chǎng)中,外力F始終等于安培力,
則有 WF=W=2 Q1
乙在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)發(fā)出熱量Q2
利用動(dòng)能定理mglsinθ-2 Q2=0
得Q2=0.02J ⑦
甲乙發(fā)出相同熱量Q1=
1
2
(Q-Q2)=
1
75
=0.0133J
由于甲出磁場(chǎng)以后,外力F為零.
得WF=2 Q1=0.0266J
答:
(1)甲乙的電阻R為0.064Ω.
(2)從開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系為F=0.25t,F(xiàn)的方向沿導(dǎo)軌向下.
(3)乙金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),乙金屬桿中的電功率為0.1W.
(4)此過(guò)程中外力F對(duì)甲做的功為0.0267J.
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?上海模擬)如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ,導(dǎo)軌間距l(xiāng),所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直斜面向上.將甲乙兩電阻阻值相同、質(zhì)量均為m的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界,甲乙相距 l.靜止釋放兩金屬桿的同時(shí),在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力F,使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終做沿導(dǎo)軌向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小gsinθ.
1)乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),發(fā)現(xiàn)乙金屬桿作勻速運(yùn)動(dòng),則甲乙的電阻R各為多少?
2)以剛釋放時(shí)t=0,寫出從開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系,并說(shuō)明F的方向.
3)乙金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),乙金屬桿中的電功率多少?
4)若從開(kāi)始釋放到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量Q,試求此過(guò)程中外力F對(duì)甲做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2012?邯鄲一模)如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ,導(dǎo)軌間距為l,所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于斜面向上.如圖所示,將甲、乙兩阻值相同,質(zhì)量均為m的相同金屬桿放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界,甲、乙相距l(xiāng).從靜止釋放兩金屬桿的同時(shí),在金屬桿甲上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力,使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終沿導(dǎo)軌向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且加速度大小以a=gsinθ,乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng).
(1)求每根金屬桿的電阻R為多少?
(2)從剛釋放金屬桿時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),寫出從計(jì)時(shí)開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系式,并說(shuō)明F的方向.
(3)若從開(kāi)始釋放兩桿到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q,試求此過(guò)程中外力F對(duì)甲做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角θ=30°,導(dǎo)軌間距l(xiāng),所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T,方向垂直斜面向上.將甲乙兩電阻阻值相同、質(zhì)量均為m=0.02kg的相同金屬桿如圖放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界,甲乙相距也為l,其中l(wèi)=0.4m.靜止釋放兩金屬桿的同時(shí),在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力F,使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終做沿導(dǎo)軌向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小5m/s2.(取g=10m/s2
(1)乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),發(fā)現(xiàn)乙金屬桿作勻速運(yùn)動(dòng),則甲乙的電阻R為多少?
(2)以剛釋放時(shí)t=0,寫出從開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系,并說(shuō)明F的方向.
(3)乙金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),乙金屬桿中的電功率多少?
(4)若從開(kāi)始釋放到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),乙金屬桿中共產(chǎn)生熱量Q=
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J,試求此過(guò)程中外力F對(duì)甲做的功.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(18分)如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ,導(dǎo)軌間距為l,所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于斜面向上。如圖所示,將甲、乙兩阻值相同,質(zhì)量均為m的相同金屬桿放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界,甲、乙相距 l。從靜止釋放兩金屬桿的同時(shí),在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力,使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終沿導(dǎo)軌向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且加速度大小a=gsinθ,乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)。

(1)求每根金屬桿的電阻R為多少?

(2)設(shè)剛釋放金屬桿時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),寫出從計(jì)時(shí)開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中外力F

隨時(shí)間t的變化關(guān)系式,并說(shuō)明F的方向。

(3)若從開(kāi)始釋放兩桿到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q,試求此過(guò)程中

外力F對(duì)甲做的功。

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2010年湖南省六校高三第二次聯(lián)考(理綜)物理部分 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,兩電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為θ,導(dǎo)軌間距為l,所在平面的正方形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于斜面向上。如圖所示,將甲、乙兩阻值相同,質(zhì)量均為m的相同金屬桿放置在導(dǎo)軌上,甲金屬桿處在磁場(chǎng)的上邊界,甲、乙相距 l。從靜止釋放兩金屬桿的同時(shí),在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的外力,使甲金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終沿導(dǎo)軌向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),且加速度大小a=gsinθ,乙金屬桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)。
(1)求每根金屬桿的電阻R為多少?
(2)設(shè)剛釋放金屬桿時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),寫出從計(jì)時(shí)開(kāi)始到甲金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中外力F
隨時(shí)間t的變化關(guān)系式,并說(shuō)明F的方向。
(3)若從開(kāi)始釋放兩桿到乙金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng),乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q,試求此過(guò)程中
外力F對(duì)甲做的功。

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同步練習(xí)冊(cè)答案
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