水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨,导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡.垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒,金属棒的质量为m,导轨电阻不计.金属棒用绝缘

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨,导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡.垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒,金属棒的质量为m,导轨电阻不计.金属棒用绝缘细线通过光滑定滑轮与悬挂于桌外质量为M的重物相连,金属棒可在重物作用下沿导轨平移.整个装置放在一有界匀强磁场中,图中虚线左侧无磁场,右侧磁场方向竖直向上,磁感应强度为B.现将金属棒从静止释放,当金属棒速度达到v0时,刚好进入磁场,此时小灯泡正常发光.此后金属棒做减速运动,最终匀速.求:
(1)金属棒从静止释放到刚进入磁场所运动的时间t.
(2)金属棒刚进入磁场时小灯泡的功率;
(3)金属棒最终做匀速直线运动的速率.
魔方格

◎ 答案

(1)以金属棒和相连重物为研究对象,由牛顿第二定律得  Mg=(M+m)a  
因棒做匀加速运动,则有 v0=at        
解得,t=
(M+m)v0
Mg

(2)金属棒刚进入磁场时产生的电动势 E=BLv0
电路中的电流  I=
E
R+r
=
BLv0
R+r

小灯泡的功率:P=I2R=
B2L2
v20
R
(R+r)2

(3)金属棒做匀速直线运动时  F=Mg
其中 F=BI′L=B
BLv
R+r
L
=
B2L2v
R+r
        
  v=
Mg(R+r)
B2L2

答:
(1)金属棒从静止释放到刚进入磁场所运动的时间t为
(M+m)v0
Mg

(2)金属棒刚进入磁场时小灯泡的功率为
B2L2
v20
R
(R+r)2

(3)金属棒最终做匀速直线运动的速率为
Mg(R+r)
B2L2

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨,导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡.垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒,金属棒的质量为m,导轨电阻不计.金属棒用绝缘…”主要考查了你对  【共点力的平衡】,【牛顿第二定律】,【闭合电路欧姆定律】,【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】,【导体切割磁感线时的感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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