（14分）如圖甲所示，電阻不計(jì)的“”形光滑導(dǎo)體框架水平放置，導(dǎo)體框處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，有一導(dǎo)體棒AC橫放在框架上且與導(dǎo)體框架接觸良好，其質(zhì)量為m=0．2kg，電阻為R=0．8，現(xiàn)用絕緣輕繩拴住導(dǎo)體棒，輕繩的右端通過光滑的定滑輪繞在電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，左端通過另一光滑的定滑輪與物體D相連，物體D的質(zhì)量為M=0．2kg，電動機(jī)內(nèi)阻r=1。接通電路后電壓表的讀數(shù)恒為U=10V,電流表讀數(shù)恒為I=1A，電動機(jī)牽引原來靜止的導(dǎo)體棒AC平行于EF向右運(yùn)動，其運(yùn)動位移x隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，其中OM段為曲線，MN段為直線。（取g=10m/s2）求：

（1）電動機(jī)的輸出功率；

（2）導(dǎo)體框架的寬度； 

（3）導(dǎo)體棒在變速運(yùn)動階段產(chǎn)生的熱量。

 

【答案】

（1）（2）（3）

【解析】

試題分析：（1）電動機(jī)為非純電阻電路，電動機(jī)總功率

電動機(jī)內(nèi)阻發(fā)熱的功率

那么電動機(jī)輸出的機(jī)械功率

（2）位移時(shí)間圖像的斜率代表速度，后導(dǎo)體棒AC為勻速直線運(yùn)動，速度。

設(shè)導(dǎo)軌寬度為L，則有導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力

拉動導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動的拉力

根據(jù)電動機(jī)輸出功率有

計(jì)算得

（3）根據(jù)位移時(shí)間圖像可知，變速階段初始度為0，末速度為

此過程電動機(jī)做功轉(zhuǎn)化為D的重力勢能以及D和導(dǎo)體棒的動能還有克服安培力做功即焦耳熱。

所以有

其中

帶入計(jì)算得

考點(diǎn)：電磁感應(yīng)   功能關(guān)系

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，電阻不計(jì)，間距為l的平行長金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，阻值為R的導(dǎo)體棒ab固定連接在導(dǎo)軌左端，另一阻值也為R的導(dǎo)體棒ef垂直放置到導(dǎo)軌上，ef與導(dǎo)軌接觸良好，并可在導(dǎo)軌上無摩擦移動．現(xiàn)有一根輕桿一端固定在ef中點(diǎn)，另一端固定于墻上，輕桿與導(dǎo)軌保持平行，ef、ab兩棒間距為d．若整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，且從某一時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示的方式變化．
（1）求在0～t0時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流的大小與方向；
（2）求在t0-2t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量；
（3）1.5t0時(shí)刻桿對導(dǎo)體棒ef的作用力的大小和方向．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?深圳二模）如圖甲所示，電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距L=0.5m，上端連接R=0.5Ω的電阻，下端連著電阻不計(jì)的金屬卡環(huán)，導(dǎo)軌與水平面的夾角θ=300，導(dǎo)軌間虛線區(qū)域存在方向垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場，其上、下邊界之間的距離s=1Om，磁感應(yīng)強(qiáng) 度B-t圖如圖乙所示．長為L且質(zhì)量為m=0.5kg的金屬棒ab的電阻不計(jì)，垂直導(dǎo) 軌放置于距離磁場上邊界d=2.5m處，在t=O時(shí)刻由靜止釋放，棒與導(dǎo)軌始終接觸良 好，滑至導(dǎo)軌底端被環(huán)卡住不動．g取10m/s2，求：

（1）棒運(yùn)動到磁場上邊界的時(shí)間；
（2）棒進(jìn)人磁場時(shí)受到的安培力；
（3）在0-5s時(shí)間內(nèi)電路中產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，電阻不計(jì)的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的夾角θ=53°，水平導(dǎo)軌處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，傾斜導(dǎo)軌處于平行軌道向下的磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同．兩根相同的導(dǎo)體棒ab和cd分別放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并始終接觸良好．導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=1.0kg，R=1.0Ω，長度L=1.0m，與導(dǎo)軌間距相同，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5．現(xiàn)對ab棒施加一個(gè)方向向右、大小隨乙圖規(guī)律變化的力F的作用，同時(shí)由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，g取10m/s2．求：（設(shè)解題涉及過程中ab、cd兩棒分別位于水平和傾斜軌道上）
（1）ab棒的加速度大��；
（2）若已知在前2s內(nèi)外力做功W=30J，求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱；
（3）求cd棒達(dá)到最大速度所需的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，電阻不計(jì)、間隔距為l的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，阻值為R的導(dǎo)體棒ab固定連接在導(dǎo)軌左端，另一阻值也為R的導(dǎo)體棒ef垂直旋轉(zhuǎn)在導(dǎo)軌上，ef與導(dǎo)軌接觸良好并可在導(dǎo)軌上無摩擦移動。現(xiàn)有一根輕桿一端固定中ef中中斷過程，另一端固定于墻上；輕桿與導(dǎo)軌保持平行，ef、ab兩棒之間距離為d。若整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，且從某一時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示的方式變化。

（1）求0 ~ t0時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體棒ef的電流大小和方向；

（2）求t0 ~ 2t0時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒ef產(chǎn)生的熱量；

（3）分別寫出0 ~ t0、t0 ~ 2t0時(shí)間內(nèi)輕桿受力F隨時(shí)間t 變化的函數(shù)關(guān)系式，求出2t0時(shí)刻輕桿受力F的大小和方向。

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年遼寧師范大學(xué)附屬中學(xué)高三三模理綜物理試卷（解析版） 題型：選擇題

如圖甲所示，電阻不計(jì)且間距L=lm的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，上端接一阻值R=2Ω的電阻，虛線OO′下方有垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)將質(zhì)量m=0.l kg、電阻不計(jì)的金屬桿ab從OO′上方某處由靜止釋放，金屬桿在下落的過程中與導(dǎo)軌保持良好接觸且始終水平。已知桿ab進(jìn)入磁場時(shí)的速度v0 =1m/s，下落0.3 m的過程中加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示，g取10 m/s2 ，則

A．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T

B．a(chǎn)b桿下落0.3 m時(shí)金屬桿的速度為1 m/s

C．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中R上產(chǎn)生的熱量為0.2 J

D．a(chǎn)b桿下落0.3 m的過程中通過R的電荷量為0.25 C

 

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