练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m，导轨平面与水平面夹角α=30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场垂直导轨平面斜向下，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m=0.01kg、电阻不计．定值电阻R1=30Ω，电阻箱电阻调到R2=120Ω，电容C=0.01F，取重力加速度g=10m/s2．现将金属棒由静止释放．
    （1）在开关接到1的情况下，求金属棒下滑的最大速度．
    （2）在开关接到1的情况下，当R2调至30Ω后且金属棒稳定下滑时，R2消耗的功率为多少？
    （3）在开关接到2的情况下，求经过时间t=2.0s时金属棒的速度．

    【答案】分析：金属棒切割磁感线，产生电动势，从而形成电流，导致金属棒中有安培力出现，最终导致金属棒处于最大速度．由力的平衡条件可求出安培力，从而能算出棒的最大速度．
    当金属棒处于稳定速度时，棒的切割相当电源，算出电源的电动势，从而可求出R2消耗的功率．
    当接到2时，相当于电源给电容器充电，出现电流，从而列出安培力表达式，利用牛顿第二定律写出方程，最终得到棒做匀变速运动．因此由加速度可求出2S时的速度．
    解答：解：（1）当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度vm，此时棒处于平衡状态，
    故有mgsinα=F安，而F安=BIL，I=，其中R总=150Ω
    由上各式得：mgsinα=
    解得最大速度vm=
    （2）当R2调整后，棒稳定下滑的速度，由前面可知：v=
    故R2消耗的功率P2=I2R，其中I=
        得P2=0.075W．
    （3）对任意时刻，由牛顿第二定律  mgsinα-BLi=ma
    △u=BL△v  
    得a=，上式表明棒下滑过程中，加速度保持不变，棒匀加速直线运动，
    代入数据可得：a=2.5m/s2 ，
    故v=at=5m/s
    点评：金属棒下滑切割磁感线相当于电源，求出电源的电动势，接下来等效成闭合电路的题目去解．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2：1，用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2010-2011学年河南省郑州市高三第一次质量预测物理试卷 题型：选择题

    如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2 ：1,用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后                                （    ）

        A．金属棒ab、cd都做匀速运动       

        B．金属棒ab上的电流方向是由b向a

        C．金属棒cd所受安培力的大小等于2F／3

        D．两金属棒间距离保持不变

     

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2013年高考物理复习卷C（九）（解析版） 题型：选择题

    如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2：1，用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（ ）
    A．金属棒ab、cd都做匀速运动
    B．金属棒ab上的电流方向是由b向a
    C．金属棒cd所受安培力的大小等于
    D．两金属棒间距离保持不变

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2005年江苏省宿迁市高考物理三模试卷（解析版） 题型：选择题

    如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2：1，用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（ ）
    A．金属棒ab、cd都做匀速运动
    B．金属棒ab上的电流方向是由b向a
    C．金属棒cd所受安培力的大小等于
    D．两金属棒间距离保持不变

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2011年河南省郑州市高考物理一模试卷（解析版） 题型：选择题

    如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2：1，用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（ ）
    A．金属棒ab、cd都做匀速运动
    B．金属棒ab上的电流方向是由b向a
    C．金属棒cd所受安培力的大小等于
    D．两金属棒间距离保持不变

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案