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(20分)如圖所示,相互平行的足夠長的光滑絕緣軌道MN和PQ水平固定,有一質(zhì)量為m、電阻為R的水平導體框abcd(其長度ab=cd=L1寬度ad=bc=L2)可沿軌道滑動,滑動時ab、cd邊始終保持與軌道垂直。軌道所在空間存在豎直方向的磁場,其磁感應強度B的大小沿x坐標正向(水平向右)按B=kx(k為已知的常數(shù))隨坐標x成正比增強,F(xiàn)對導體框施加一大小恒為F的外力,使它由靜止開始從坐標原點O開始向右運動,問:

⑴若從上往下看,框中的感應電流方向為順時針方向,那么磁場方向如何?導體框的運動情況如何?試定性作出描述。

⑵當導體框向右運動的速度為v時,框中的電流為多大?

⑶導體框向右運動能提供的最大電功率為多大?

 

【答案】

 (1)豎直向上  先做加速度逐漸減小的加速運動,最終勻速運動  (2)k L2 L1v/R  (3)

【解析】

試題分析:⑴ 豎直向上(3分)

先做加速度逐漸減小的加速運動,最終勻速運動 (3分)

⑵ 回路電動勢E=B2L1v-B1L1v=(B2-B1)L1v =k L2 L1v (5分)

   回路電流I= k L2 L1v/R(2分)

⑶ 導體框所受的安培力   (2分)

穩(wěn)定運動時導體框受力平衡,有F= F  .(2分)

此時電功率為P=Fvm     (2分)

解得     (1分)

考點: 牛頓第二定、電磁感應定律、通電導體在磁場中受力、功率

 

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,相互平行的豎直分界面MN、PQ,相距L,將空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū).Ⅰ、Ⅲ區(qū)有水平方向的勻強磁場,Ⅰ區(qū)的磁感應強度未知,Ⅲ區(qū)的磁感應強度為B;Ⅱ區(qū)有豎直方向的勻強電場(圖中未畫出).一個質(zhì)量為m、電荷量為e的電子,自MN上的O點以初速度v0水平射入Ⅱ區(qū),此時Ⅱ區(qū)的電場方向豎直向下,以后每當電子剛從Ⅲ區(qū)進入Ⅱ區(qū)或從Ⅰ區(qū)進入Ⅱ區(qū)時,電場突然反向,場強大小不變,這個電子總是經(jīng)過O點且水平進入Ⅱ區(qū).(不計電子重力)
(1)畫出電子運動的軌跡圖;
(2)求電子經(jīng)過界面PQ上兩點間的距離;
(3)若Ⅱ區(qū)的電場強度大小恒為E,求Ⅰ區(qū)的磁感應強度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,相互平行的光滑金屬導軌固定在傾角為θ=30°的絕緣斜面上,相距為L,導軌下端連接一個定值電阻R1,上端通過開關S(S是閉合的)連接一個定值電阻R2.導體棒ab放在導軌上靠近下端的位置,與導軌垂直并接觸良好.在導軌平面上虛線MN以下的區(qū)域內(nèi),存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場.現(xiàn)對導體棒施加平行導軌向上的恒定拉力F,使它沿導軌先向上加速運動,在到達虛線MN之前,導體棒已經(jīng)開始做勻速運動,速度大小為v=
Lg
.當導體棒到達MN時,立即撤去拉力F,導體棒向上運動一段后又向下滑動,在導體棒再次進入磁場前斷開開關S,導體棒進入磁場后又恰好做勻速運動.已知R1=R2=R,導體棒的阻值為r=
R
2
、質(zhì)量為m,重力加速度為g,導體棒的起始位置曲到MN的距離為2L,導軌電阻不計.求:
(1)磁感應強度B和拉力F的大;
(2)導體棒從ab開始運動到回到初始位置ab的過程中電阻R1產(chǎn)生的熱量Q1
(3)若在導體棒ab再次進入磁場時沒有斷開開關S,則導體棒ab將如何運動.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,相互平行的豎直分界面MN、PQ,相距L,將空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū).Ⅰ、Ⅲ區(qū)有水平方向的勻強磁場,Ⅰ區(qū)的磁感應強度未知,Ⅲ區(qū)的磁感應強度為B;Ⅱ區(qū)有豎直方向的勻強電場(圖中未畫出).一個質(zhì)量為m、電荷量為e的電子,自MN上的O點以初速度v0水平射入Ⅱ區(qū),此時Ⅱ區(qū)的電場方向豎直向下,以后每當電子剛從Ⅲ區(qū)進入Ⅱ區(qū)或從Ⅰ區(qū)進入Ⅱ區(qū)時,電場突然反向,場強大小不變,這個電子總是經(jīng)過O點且水平進入Ⅱ區(qū).(不計電子重力)

1.畫出電子運動的軌跡圖;

2.求電子經(jīng)過界面PQ上兩點間的距離;

3.若Ⅱ區(qū)的電場強度大小恒為E,求Ⅰ區(qū)的磁感應強度.

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2013·天津市五區(qū)縣高三第二次質(zhì)量調(diào)查,11題)(18分)如圖所示,相互平行的長直金屬導軌MN、PQ位于同一水平面上,導軌間距離為d=1m,處在豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度大小為B=0.5T,導軌上與導軌垂直放置質(zhì)量均為m=0.5kg、電阻均為R=0.8Ω相互平行的導體棒a、b,導體棒與導軌間動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,重力加速度g=10m/s2,不計導軌及接觸處的電阻,認為最大靜摩擦等于滑動摩擦力。如果從t-0開始對導體棒a施加平行于導軌的外力F,使a做加速度為a0=3.2m/s2的勻加速運動,導體棒a、b之間距離最夠大,a運動中始終未到b處。

(1)求當導體棒a速度多大時,導體棒b會開始運動

(2)在導體棒b開始運動之前,請推導外力F與時間t之間的關系式

(3)若在導體棒b剛要開始運動時撤去外力F,此后導體棒b產(chǎn)生的焦耳熱為Q=0.12J,求撤去F后,導體棒a運動的最大距離

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科目:高中物理 來源:2013屆北京市西城區(qū)北區(qū)高二下學期學業(yè)測試物理試卷(解析版) 題型:計算題

如圖所示,相互平行的兩根金屬導軌豎直放置,導軌間距l(xiāng)=20cm,兩導軌頂端連接一開關S。導體棒ab與導軌接觸良好且無摩擦,ab的電阻R=0.4Ω,質(zhì)量m =10g。整個裝置處在與軌道平面垂直的勻強磁場中,磁感應強度B=1T。當ab棒由靜止釋放t = 0.8s后,突然接通開關S。不計導軌電阻,不計空氣阻力,設導軌足夠長。g取10m/s2。求:

(1)ab棒的最大速度vm;

(2)ab棒的最終速度vt。

 

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