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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

    如图所示，两根不计电阻的金属导线MN与PQ 放在水平面内，MN是直导线，PQ的PQ1段是直导线，Q1Q2段是弧形导线，Q2Q3段是直导线，MN、PQ1、Q2Q3相互平行，M、P间接入一个阻值R=0.25Ω的电阻。一根质量为1.0 kg不计电阻的金属棒AB能在MN、PQ上无摩擦地滑动，金属棒始终垂直于MN，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。金属棒处于位置（I）时，给金属棒一个向右的速度v1=4 m/s，同时方向水平向右的外力F1 =3 N作用在金属棒上使金属棒向右做匀减速直线运动；当金属棒运动到位置(Ⅱ)时，外力方向不变，大小变为F2，金属棒向右做匀速直线运动，经过时间t =2 s到达位置(Ⅲ)。金属棒在位置(I)时，与MN、Q1Q2相接触于a、b两点，a、b的间距L1=1 m，金属棒在位置(Ⅱ)时，棒与MN、Q1Q2相接触于c、d两点。已知s1=7.5 m。求：（1）金属棒向右匀减速运动时的加速度大小?

    （2）c、d两点间的距离L2=?

    （3）外力F2的大小？

    （4）金属棒从位置(I)运动到位置(Ⅲ)的过程中，电阻R上放出的热量Q=？

     

    （1）金属棒从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中，加速度不变，方向向左，设大小为a，在位置I时，a、b间的感应电动势为E1，感应电流为I1，受到的安培力为F安1，则

    E1=BL1 v1，，F安1···································①

    F安1=4N·································································②

    根据牛顿第二定律得

    F安1－F1 =ma·····························································③

    a= 1 m / s2·································································④

    （2）设金属棒在位置(Ⅱ)时速度为v2，由运动学规律得

    =－2a s1···························································⑤

    v2= 1 m / s·································································⑥

    由于在(I)和(II)之间做匀减速直线运动，即加速度大小保持不变，外力F1恒定，所以AB棒受到的安培力不变即F安1=F安2

    ···························································⑦

    m······················································⑧

    （3）金属棒从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中，做匀速直线运动，感应电动势大小与位置(Ⅱ)时的感应电动势大小相等，安培力与位置(Ⅱ)时的安培力大小相等，所以

    F2=F安2=4N······························································⑨

    (4) 设位置（II）和(Ⅲ)之间的距离为s2，则

    s2=v2t=2 m ································································⑩

    设从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中，外力做功为W1，从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中，外力做功为W2，则

    W1= F1s1=22.5 J···························································11

    W2= F2s2=8 J······························································12

    根据能量守恒得W1+W2·······························13·

    解得Q = 38J ·····························································14

    解析:略

     

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    ，整个过程中通过电阻R1的电量为
     
    ．（已知重力加速度为g）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2013?淮安模拟）如图所示，两根等高光滑的
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    圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计．在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻不计的金属棒从轨道的顶端ab处由静止开始下滑，到达轨道底端cd时受到轨道的支持力为2mg．整个过程中金属棒与导轨电接触良好，求：
    （1）棒到达最低点时的速度大小和通过电阻R的电流．
    （2）棒从ab下滑到cd过程中回路中产生的焦耳热和通过R的电荷量．
    （3）若棒在拉力作用下，从cd开始以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动，则在到达ab的过程中拉力做的功为多少？

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