[题目]如图1所示.空间存在方向竖直向下.磁感应强度大小B＝0.5 T的匀强磁场.有两条平行的长直导轨MN.PQ处于同一水平面内.间距L＝0.2 m.左端连接阻值R＝0.4 Ω的电阻.质量m＝0.1 kg的导体棒ab垂直跨接在导轨上.与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2.从t＝0时刻开始.通过一小型电动机对棒施加一个水平向右的牵引力.使棒从静止开始沿� 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

【题目】如图1所示，空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小B＝0.5 T的匀强磁场，有两条平行的长直导轨MN、PQ处于同一水平面内，间距L＝0.2 m，左端连接阻值R＝0.4 Ω的电阻。质量m＝0.1 kg的导体棒ab垂直跨接在导轨上，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2。从t＝0时刻开始，通过一小型电动机对棒施加一个水平向右的牵引力，使棒从静止开始沿导轨方向做加速运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。除R以外其余部分的电阻均不计，取重力加速度大小g＝10 m/s2。

Ⅰ.若电动机保持恒定功率输出，棒的v－t 如图2所示（其中OA是曲线，AB是水平直线），已知0～10 s内电阻R上产生的热量Q＝30J，则求：

（1）导体棒达到最大速度vm时牵引力大小；

（2）导体棒从静止开始达到最大速度vm时的位移大小。

Ⅱ．若电动机保持恒牵引力F=0.3N ，且将电阻换为C=10F的电容器（耐压值足够大），如图3所示，则求：

（3）t=10s时牵引力的功率。

【答案】（1）；（2）；（3）。

【解析】试题分析：（1）当导体棒达到最大速度后，所受合外力为零，沿导轨方向有：

摩擦力

感应电动势感应电流

安培力

此时牵引力

（2）变力做功问题不能用功的定义式，在0～10 s内牵引力是变力但功率恒定，可根据能量守恒定律求解。

电动机的功率

电动机消耗的电能等于导体棒的动能、克服安培力做功产生的焦耳热与克服摩擦力做功产生的内能之和，有：

解得位移

（3）当金属棒的速度大小为时v，感应电动势为

由可知，此时电容器极板上的电荷量为

设在一小段时间内，可认为导体棒做匀变速运动，速度增加量为，

电容器极板上增加的电荷量为

根据电流的定义式

对导体棒受力分析，根据牛顿第二定律，有

将代入上式可得：

可知导体棒的加速度与时间无关，为一个定值，即导体棒做匀加速运动。

在t=10s时，，此时的功率

练习册系列答案

课课练与单元测试系列答案

世纪金榜小博士单元期末一卷通系列答案

单元测试AB卷台海出版社系列答案

黄冈新思维培优考王单元加期末卷系列答案

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：

【题目】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U。该同学的身高和质量分别为