如图(甲)所示.一对平行光滑轨道放置在水平面上.两轨道间距L=0.20m.电阻R=10Ω.有一质量为1kg的导体杆平放在轨道上.与两轨道垂直.杆及轨道的电阻皆可忽略不计.整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中.现用一外力F沿轨道方向拉杆.使之做匀加速运动.测得力F与时间t的关系如图(乙)所示.试求:(1)杆运动的加速度a．(2)磁场的磁感应强� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

（2009?上海模拟）如图（甲）所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=10Ω，有一质量为1kg的导体杆平放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图（乙）所示，试求：

（1）杆运动的加速度a．
（2）磁场的磁感应强度B．
（3）导体杆运动到第20s时，电阻R的电功率．
（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，你对该装置能提出什么合理的改进措施，请做简要说明．

分析：（1）（2）导体棒运动时切割磁感线产生感应电流，使棒受到向左的安培力，根据感应电流的大小写出安培力的表达式，结合牛顿第二定律求出F与t的关系式，然后将图象上的数据代入即可求解加速度和磁感应强度B．
（3）导体杆运动到第20s时，由v=at求出棒的速度，由牛顿第二定律求出此时棒所受的安培力，克服安培力的功率就等于电阻R的电功率，由公式P=Fv求解；
（4）由牛顿第二定律列式进行分析．

解答：解：（1）、（2）导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用υ表示其速度，t表示时间，则有：
υ=at ①
杆切割磁力线，将产生感应电动势：
E=BLυ ②
在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流
I=

③
杆受到的安培力的
F_A=BIL ④
根据牛顿第二定律，有
F-F_A=ma ⑤
联立以上各式，得
F=ma+

B2L2

at ⑥
由图线上取两点代入⑥式，可解得：
a=1m/s²，B=5T
（3）导体杆运动到第20s时，杆的速度为 v=at=20 m/s
则根据功能关系得，电阻R的电功率 P=F_Av=（F_拉-ma ）v=40W
（4）根据F-

B2L2v

=ma，v=

2as

得
F-

B2L2

2as

=ma
则若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，可以让导轨间距逐渐增大，L∝

4	s

或者加随距离变化的磁场 B∝

4	s

答：
（1）杆运动的加速度a是1m/s²．
（2）磁场的磁感应强度B是5T．
（3）导体杆运动到第20s时，电阻R的电功率是40W．
（4）若改为恒定拉力作用，但仍要导体棒以该加速度做匀加速运动，可以让导轨间距逐渐增大，L∝

4	s

或者加随距离变化的磁场 B∝

4	s

．

点评：解答这类问题的关键是正确分析安培力的大小与方向，然后根据导体棒所处状态列方程求解．

练习册系列答案

68所名校图书小升初高分夺冠真卷系列答案

伴你成长周周练月月测系列答案

小升初金卷导练系列答案

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！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：

（2009?上海模拟）如图所示，质量为M=2kg的长木板上表面光滑，与水平地面的动摩擦因数为μ=0.2，在板上放有两个小物块，可看作质点，左边的小物块质量为 m₁=1.5kg，距木板左端x₁=8m，右边的小物块质量为m₂=0.5kg，与m₁的距离为x₂=4m．现敲击木板左端使其瞬间获得10m/s向右的初速度．求：
（1）木板与m₁分离前，木板的加速度大小和方向？
（2）经过多长时间，板与m₁分离？
（3）木板运动多长距离后停止？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

（2009?上海模拟）如图所示，在一只烧瓶口插入一细玻璃管，管的另一端与一水银压强计相通，烧瓶中封闭着一定质量的理想气体，开始时气压计的U形管的两水银面一样高．现将瓶浸入热水中，改变烧瓶中气体的温度，则下面操作中正确的是（　　）

A．为使气体保持等压，应向上移动A管

B．为使气体保持等压，应向下移动A管

C．为使气体保持等容，应向上移动A管

D．为使气体保持等容，应向下移动A管

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

（2009?上海模拟）一质点自x轴原点O出发，沿正方向以加速度a运动，经过t_o时间速度变为v₀，接着以-a加速度运动，当速度变为-

时，加速度又变为a，直至速度变为

时，加速度再变为-a，直至速度变为-

…，其v-t图象如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．质点一直沿x轴正方向运动

B．质点将在x轴上-直运动，永远不会停止

C．质点运动过程中离原点的最大距离为v₀t₀

D．质点最终静止时离开原点的距离一定大于v₀t₀

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

（2009?上海模拟）如图所示，铜棒ab长0.1m，质量为0.06kg，两端与长为0.15m的轻铜线相连，静止于竖直平面上，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.5T，现接通电源，使铜棒中保持有恒定电流通过，铜棒发生摆动．已知最大偏转角为37°，则在摆到最大偏角的过程中铜棒的重力势能增加了

0.018

J，恒定电流的大小为

A（不计空气阻力）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：

（2009?上海模拟）糖尿病引起视网膜病变是导致失明的一个重要原因．利用高度聚集的激光束进行治疗，90%的患者可以避免失明的严重后果．一台发光功率为10W的氩激光器，能发出波长λ=5×10^-7m的激光，每次点焊视网膜需要2×10^-3J的光能，因此每次点焊只需要

2×10^-4

s，每次点焊需要的光子数为

5×10¹⁵

．（均用一位有效数字表示，普朗克常量h=6.63×10^-34J?s）

查看答案和解析>>

同步练习册答案

练习册

高中

初中

小学