如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距L，與水平面的夾角為θ，整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下。當(dāng)導(dǎo)體棒EF以初速度v0沿導(dǎo)軌上滑至最大高度的過程中，導(dǎo)體棒MN一直靜止在導(dǎo)軌上。若兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g，在此過程中導(dǎo)體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，

求：

（1）導(dǎo)體棒MN受到的最大摩擦力；

（2）導(dǎo)體棒EF上升的最大高度.

 

【答案】

(1)  （2）

【解析】

試題分析：(1)根據(jù)右手定則EF向上切割磁感線產(chǎn)生電流方向為E到F，由左手定則知MN受安培力F沿導(dǎo)軌向下，當(dāng)EF剛上滑時，MN受安培力最大，摩擦力也最大，受力分析如圖所示，

對導(dǎo)體棒EF切割磁感線知：

E=BLv0         ①  

由閉合電路歐姆定律知：

I=           ②

對導(dǎo)體棒MN，由平衡條件得：

mgsinθ+F=Ff     ③

由①②③得導(dǎo)體棒MN受最大摩擦力Ff=

（2）導(dǎo)體棒EF上升過程中，根據(jù)能量守恒定律知：

解得導(dǎo)體棒EF能上升的最大高度h=

考點：切割情況下感應(yīng)電動勢 閉合電路歐姆定律 安培力 物體平衡條件

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩條足夠長的互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為L=0.5m．在導(dǎo)軌的一端分別接有阻值均為0.6Ω的電阻R1、R2，在x≥0處有一與水平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1T．一質(zhì)量m=0.2kg的金屬桿垂直放置在導(dǎo)軌上，金屬直桿的電阻是r=0.2Ω，其他電阻忽略不計，金屬直桿以一定的初速度v0=4m/s進入磁場，同時受到沿x軸正方向的恒力F=3.5N的作用，在x=2m處速度達到穩(wěn)定．求：
（1）金屬直桿達到的穩(wěn)定速度v1是多大？
（2）若拉力在金屬棒達到穩(wěn)定速度前某一時刻突然反向，大小不變，從拉力反向到棒的速度減為零時止，通過R1的電量為0.1C，R1上產(chǎn)生的熱量為0.54J，則拉力反向時棒的速度v3多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?山西模擬）如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌的一端接有電阻和開關(guān)，導(dǎo)軌光滑且電阻不計，勻強磁場的方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab置于導(dǎo)軌上．當(dāng)開關(guān)S斷開時，在桿ab上作用一水平向右的恒力F使桿ab向右運動進入磁場．經(jīng)過一段時間后，閉合開關(guān)并開始計時，金屬桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．關(guān)于金屬桿ab的v-t圖象可能是的（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?鎮(zhèn)江一模）如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌的一端接有電阻和開關(guān)，導(dǎo)軌光滑且電阻不計，勻強磁場的方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab置于導(dǎo)軌上．當(dāng)開關(guān)S斷開時，在桿ab上作用一水平向右的恒力F，使桿ab向右運動進入磁場．一段時間后閉合開關(guān)并開始計時，金屬桿在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．下列關(guān)于金屬桿ab的v-t圖象不可能的是 （　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩條足夠長的互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為L=0.5m．在導(dǎo)軌的一端接有阻值為0.8Ω的電阻R，在x≥0處有一與水平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=1T．一質(zhì)量m=0.2kg的金屬桿垂直放置在導(dǎo)軌上，金屬直桿的電阻是r=0.2Ω，其他電阻忽略不計，金屬直桿以一定的初速度v0=4m/s進入磁場，同時受到沿x軸正方向的恒力F=3.5N的作用，在x=6m處速度達到穩(wěn)定．求：
（1）金屬直桿達到的穩(wěn)定速度v1是多大？
（2）從金屬直桿進入磁場到金屬直桿達到穩(wěn)定速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量是多大？通過R的電量是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌相距L，與水平面的夾角為q，整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下．當(dāng)導(dǎo)體棒EF以初速度v0沿導(dǎo)軌上滑至最大高度的過程中，導(dǎo)體棒MN一直靜止在導(dǎo)軌上，若兩導(dǎo)體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g，在此過程中導(dǎo)體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求：
（1）導(dǎo)體棒MN受到的最大摩擦力；
（2）導(dǎo)體棒EF上升的最大高度．

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