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如圖15所示，MN與PQ是兩條水平放置彼此平行的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為l=0.5m。質(zhì)量m=1kg，電阻r=0.5Ω的金屬桿ab垂直跨接在導(dǎo)軌上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B=2T，導(dǎo)軌左端接阻值R=2Ω的電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。t=0時(shí)刻ab桿受水平拉力F的作用后由靜止開始向右作勻加速運(yùn)動(dòng)，第4s末，ab桿的速度為v=2m/s，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）4s末ab桿受到的安培力FA的大��；

（2）若0－4s時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.4J，求這段時(shí)間內(nèi)水平拉力F做的功；

（3）若第4s末以后，拉力不再變化，且知道4s末至ab桿達(dá)到最大速度過程中通過桿的電量q=1.6C，則ab桿克服安培力做功WA為多大？

（1）（3分） E=Blv，，=0.8N    得： FA=0.8N

（2）（3分）電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.4J，則ab桿上產(chǎn)生的熱量為0.1J，即總熱量為Q=0.5J

    由能量守恒可得：

得：WF＝2.5J

（3）（3分）4s末 ab桿運(yùn)動(dòng)的加速度為：＝0.5m/s2

由牛頓第二定律可得：F－FA=ma

得：第4s末拉力F=1.3N

4s后當(dāng)加速度a=0時(shí)，ab桿的速度達(dá)到最大。

 　　所以速度最大時(shí)： 

得：vm=3.25m/s

設(shè)ab桿在4s末至最大速度過程中通過的位移為x

根據(jù)

     得：x=4m

由動(dòng)能定理可得：

得：WA＝1.68J

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：閱讀理解

（2010?海淀區(qū)一模）如圖15所示，固定在上、下兩層水平面上的平行金屬導(dǎo)軌MN、M'N'和OP、O'P'間距都是l，二者之間固定有兩組豎直半圓形軌道PQM和P'Q'M'，兩軌道間距也均為l，且PQM和P'Q'M'的豎直高度均為4R，兩組半圓形軌道的半徑均為R．軌道的QQ'端、MM'端的對(duì)接狹縫寬度可忽略不計(jì)，圖中的虛線為絕緣材料制成的固定支架，能使導(dǎo)軌系統(tǒng)位置固定．將一質(zhì)量為m的金屬桿沿垂直導(dǎo)軌方向放在下層導(dǎo)軌的最左端OO'位置，金屬桿在與水平成θ角斜向上的恒力作用下沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好．當(dāng)金屬桿通過4R的距離運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌末端PP'位置時(shí)其速度大小vp=4
gR
．金屬桿和導(dǎo)軌的電阻、金屬桿在半圓軌道和上層水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中所受的摩擦阻力，以及整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力均可忽略不計(jì)．
（1）已知金屬桿與下層導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求金屬桿所受恒力F的大��；
（2）金屬桿運(yùn)動(dòng)到PP'位置時(shí)撤去恒力F，金屬桿將無碰撞地水平進(jìn)入第一組半圓軌道PQ和P'Q'，又在對(duì)接狹縫Q和Q'處無碰撞地水平進(jìn)入第二組半圓形軌道QM和Q'M'的內(nèi)側(cè)，求金屬桿運(yùn)動(dòng)到半圓軌道的最高位置MM'時(shí)，它對(duì)軌道作用力的大小；
（3）若上層水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，其右端連接的定值電阻阻值為r，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．金屬桿由第二組半圓軌道的最高位置MM'處，無碰撞地水平進(jìn)入上層導(dǎo)軌后，能沿上層導(dǎo)軌滑行．求金屬桿在上層導(dǎo)軌上滑行的最大距離．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖15所示,為某一裝置的俯視圖,PQ、MN為豎直放置的很長(zhǎng)的平行金屬薄板,兩板間有勻強(qiáng)磁場(chǎng),它的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下.金屬棒AB擱置在兩板上緣,并與兩板垂直良好接觸,現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電荷量大小為q、其重力不計(jì)的粒子,以初速度v0水平射入兩板間.問:

圖15

(1)金屬棒AB應(yīng)朝什么方向、以多大的速度運(yùn)動(dòng),可以使帶電粒子做勻速運(yùn)動(dòng)?

(2)若金屬棒運(yùn)動(dòng)突然停止,帶電粒子在磁場(chǎng)中繼續(xù)運(yùn)動(dòng),從此刻開始位移大小第一次達(dá)到時(shí)的時(shí)間間隔是多少?(磁場(chǎng)足夠大)

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖15所示，不計(jì)電阻的U形導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌寬0.5 m，左端連接阻值為0.4 Ω的電阻R，在導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放一電阻為0.1 Ω的導(dǎo)體棒MN，并用水平輕繩通過定滑輪吊著質(zhì)量為m=2.4 g的重物.圖中L=0.8 m，開始重物與水平地面接觸并處于靜止，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=0.5 T，并且=0.1 T/s的規(guī)律在增大，不計(jì)摩擦阻力.求至少經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間才能將重物吊起？（g取10 m/s2）

圖15

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013北京海淀區(qū)期末）如圖15所示，MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.50m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=370，N、Q間連接一個(gè)電阻R=5.0Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T。將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計(jì)�，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)，其速度大小開始保持不變，位置cd與ab之間的距離s=2.0m。已知g=10m/s2，sin370=0.60，cos370=0.80。求：

(1)金屬棒沿導(dǎo)軌開始下滑時(shí)的加速度大小；

(2)金屬棒達(dá)到cd處的速度大�。�

(3)金屬棒由位置ab運(yùn)動(dòng)到cd的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量。

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