如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為θ的絕緣斜面上，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)阻值為3Ω的定值電阻R。在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在斜面垂直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d。導(dǎo)體棒a、b放在斜面上，a棒的質(zhì)量ma=0.2kg，電阻Ra=2Ω；b棒的質(zhì)量mb=0.1kg，電阻Rb=2Ω，它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開始在導(dǎo)軌上無摩擦向下滑動(dòng)，都能勻速穿過磁場(chǎng)區(qū)域，且當(dāng)b棒剛穿出磁場(chǎng)時(shí)a棒正好進(jìn)入磁場(chǎng)。重力加速度g=10m/s2，不計(jì)棒之間的相互作用，不計(jì)金屬導(dǎo)軌的電阻。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌足夠長。求：

（1）安培力對(duì)導(dǎo)體棒a、b的作功之比Wa:Wb為多少。

（2）導(dǎo)體棒a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)速度之比va:vb為多少。

（3）如果d=0.4m，則a棒開始運(yùn)動(dòng)時(shí)距虛線L1的距離la是多少？

 

（1）2：1；（2）2；（3）0.8m。

解析:（20分）（1）安培力對(duì)導(dǎo)體棒所作功等于這期間重力所作的功于是

　　  （1分）

　　�。�1分）

　　　�。�2分）

（2）根據(jù)分析導(dǎo)體棒切割時(shí)總電阻相等，設(shè)為R1　　　　　（1分）

a棒切割時(shí)，根據(jù)力平衡得：

　　  �。�2分）

　　   （1分）

得：　　　  （2分）

同理：　　�。�2分）

所以　　　   �。�2分）

（3）不切割時(shí)兩棒加速度相等，都為

設(shè)a棒從運(yùn)動(dòng)到進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)間t，

則

也可用圖象法解：

如圖所示，圖中斜線部分面積為d，

∵ 

∴l(xiāng)a=2d=0.8m　　           (6分)

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩條平行的長直金屬細(xì)導(dǎo)軌KL、PQ固定于同一水平面內(nèi)，它們之間的距離為l，電阻可忽略不計(jì)；ab和cd是兩根質(zhì)量皆為m的金屬細(xì)桿，桿與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌良好接觸，并可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑動(dòng)．兩桿的電阻皆為R．桿cd的中點(diǎn)系一輕繩，繩的另一端繞過輕的定滑輪懸掛一質(zhì)量為M的物體，滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計(jì)，滑輪與桿cd之間的輕繩處于水平伸直狀態(tài)并與導(dǎo)軌平行．導(dǎo)軌和金屬細(xì)桿都處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B．現(xiàn)兩桿及懸物都從靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab桿及cd桿的速度分別達(dá)到v1和v2時(shí)，兩桿加速度的大小各為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩條平行的金屬導(dǎo)軌MP、NQ與水平面夾角為α，設(shè)導(dǎo)軌足夠長．導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.80T，與導(dǎo)軌上端相連的電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5V，內(nèi)阻r=0.4Ω，水平放置的導(dǎo)體棒ab的電阻R=1.5Ω，兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，且能沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)，與導(dǎo)軌下端相連的電阻R1=1.0Ω，電路中其它電阻不計(jì)．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S與1接通時(shí)，導(dǎo)體棒剛好保持靜止?fàn)顟B(tài)，求：
（1）磁場(chǎng)的方向；
（2）S與1接通時(shí)，導(dǎo)體棒的發(fā)熱功率；
（3）當(dāng)開關(guān)S與2接通后，導(dǎo)體棒ab在運(yùn)動(dòng)過程中，單位時(shí)間（1s）內(nèi)掃過的最大面積．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=53°角，導(dǎo)軌間距離L=0.8m．其上端接一電源和一固定電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，其內(nèi)阻及導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)．固定電阻R=4.5Ω．導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平，其質(zhì)量m=3×10-2kg，電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T．（g=10m/s2  sin53°=0.8  cos53°=0.6 ）
（1）將ab棒由靜止釋放，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的速度，求此時(shí)電路中的電流．
（2）求ab穩(wěn)定時(shí)的速度．
（3）求ab棒以穩(wěn)定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電路中產(chǎn)生的焦耳熱功率PQ及ab棒重力的功率PG．
從計(jì)算結(jié)果看兩者大小關(guān)系是怎樣的？請(qǐng)解釋為什么有這樣的關(guān)系？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?福州模擬）如圖所示，兩條平行的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成α=37°角，導(dǎo)軌間距離L=0.6m，其上端接一電容和一固定電阻，電容C=10μF，固定電阻R=4.5Ω．導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直且水平，其質(zhì)量m=3×10-2kg，電阻r=0.5Ω．整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，取g=10m/s2，sin37°=0.8，cos37°=0.6．現(xiàn)將ab棒由靜止釋放，當(dāng)它下滑的速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，求：
（1）此時(shí)通過ab棒的電流；
（2）ab棒的速度大��；
（3）電容C與a端相連的極板所帶的電荷量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，兩條平行的光滑水平導(dǎo)軌上，用套環(huán)連著一質(zhì)量為0.2kg、電阻為2Ω的導(dǎo)體桿ab，導(dǎo)軌間勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．已知R1=3Ω，R2=6Ω，電壓表的量程為0～10V，電流表的量程為0～3A（導(dǎo)軌的電阻不計(jì)）．求：
（1）將R調(diào)到30Ω時(shí)，用垂直于桿ab的力F=40N，使桿ab沿著導(dǎo)軌向右移動(dòng)且達(dá)到最大速度時(shí)，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則桿ab的速度多大？
（2）將R調(diào)到3Ω時(shí)，欲使桿ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，兩表中有一表的示數(shù)恰好滿量程，另一表又能安全使用，則拉力應(yīng)為多大？
（3）在第（1）小題的條件下，當(dāng)桿ab運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)突然撤去拉力，則電阻R1上還能產(chǎn)生多少熱量？

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