如圖甲所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MNPQ所在平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌的間距l0.50 m,一端接有阻值R1.0 Ω的電阻.質(zhì)量m0.10 kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直,電阻r0.25 Ω.整個裝置處于磁感應(yīng)強度B1. 0 T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.t0時刻,對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F,使之由靜止開始運動,運動過程中電路中的電流隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示.電路中其他部分電阻忽略不計,g10 m/s2.求:

 

(1)4.0 s末金屬棒ab瞬時速度的大小;

(2)3.0 s末力F的瞬時功率;

(3)已知04.0 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.64 J,試計算F對金屬棒所做的功.

 

【答案】

(1)2. 0 m/s (2)1.275 W (3)3.0 J

【解析】(1)由題圖乙可得:t4.0 s時,I0.8 A.

根據(jù)I,EBlv

解得:v2.0 m/s.

(2)I和感應(yīng)電流與時間的線性關(guān)系可知,金屬棒做初速度為零的勻加速直線運動.

由運動學(xué)規(guī)律vat

解得4.0 s內(nèi)金屬棒的加速度大小a0.5 m/s2

對金屬棒進行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:

Fmgsin 30°Fma

FBIl

由題圖乙可得,t3.0 s時,I0.6 A

解得F0.3 N,外力F0.85 N

由速度與電流的關(guān)系可知t3.0 sv1.5 m/s

根據(jù)PFv,解得P1.275 W.

(3)根據(jù)焦耳定律:QI2Rt Q′I2rt

解得在該過程中金屬棒上產(chǎn)生的熱量Q′0.16 J

電路中產(chǎn)生的總熱量為:Q0.80 J

根據(jù)能量守恒定律有:

WFΔEpQmv2

ΔEpmgxsin 30°

xat2

解得ΔEp2.0 J

F對金屬棒所做的功WF3.0 J.

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?惠州三模)如圖甲所示,足夠長的金屬導(dǎo)軌MN和PQ與一阻值為R的電阻相連,平行地放在水平桌面上,質(zhì)量為m的金屬桿ab可以無摩擦地沿導(dǎo)軌運動.導(dǎo)軌與ab桿的電阻不計,導(dǎo)軌寬度為L.磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過整個導(dǎo)軌平面.現(xiàn)給金屬桿ab一個初速度v0,使ab桿向右滑行.回答下列問題:
(1)簡述金屬桿ab的運動狀態(tài),并在圖乙中大致作出金屬桿的v-t圖象;
(2)求出回路的最大電流值Im并指出金屬桿中電流流向;
(3)當(dāng)滑行過程中金屬桿ab的速度變?yōu)関時,求桿ab的加速度a;
(4)電阻R上產(chǎn)生的最大熱量Qm

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如圖甲所示,足夠長的固定光滑細桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個光滑小環(huán).現(xiàn)在沿桿方向給小環(huán)施加一個拉力F,使小環(huán)由靜止開始運動.已知拉力F及小環(huán)速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示,重力加速度g取l0m/s2.則以下判斷正確的是( �。�

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如圖甲所示,足夠長的固定光滑細桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個光滑小環(huán),沿桿方向給環(huán)施加一個拉力F,使環(huán)由靜止開始沿桿向上運動,已知拉力F及小環(huán)速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2.則以下判斷正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌的間距l(xiāng)=0.50m,一端接有阻值R=1.0Ω的電阻.質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上,與軌道垂直,電阻r=0.25Ω.整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=1.0T的勻強磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.t=0時刻,對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向上的外力F,使之由靜止開始沿斜面向上運動,運動過程中電路中的電流隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示.電路中
其他部分電阻忽略不計,g取10m/s2,求:
(1)4.0s末金屬棒ab瞬時速度的大小;
(2)4.0s末力F的瞬時功率.

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精英家教網(wǎng)如圖甲所示,足夠長的固定光滑細桿與地面成一定傾角,在桿上套有一個光滑小環(huán),小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運動,推力F及小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖乙所示,取重力加速度g=10m/s2.則以下判斷正確的是(  )
A、小環(huán)的質(zhì)量是l kgB、細桿與地面間的傾角是30°C、前4s內(nèi)小環(huán)機械能的增量是12.5JD、前4s內(nèi)拉力F的最大功率是4.25W

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同步練習(xí)冊答案
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