如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2

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

如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R.在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II,磁感应强度大小均为B.现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,两平行轨道中够长.已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1,下落到MN处的速度大小为v2
(1)求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小.
(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2
(3)当导体棒进入磁场II时,施加一竖直向上的恒定外力F=mg的作用,求导体棒ab从开始进入磁场II到停止运动所通过的距离和电阻R2上所产生的热量.
魔方格

◎ 答案

(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生产生感应电动势,导体棒ab从A下落
r
2
时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得
mg-BIL=ma,式中l=

3
r

I1=
Blv1
R并1

R并1=
8R×(4R+4R)
8R+4R+4R
=4R

由以上各式可得到:a=g-
3B2r2v1
4mR

(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即mg=BI×2r
 I2=
2Brv3
R并2

公式中:R并2=
12R×4R
12R+3R
=3R

解得:v3=
mgR并2
4B2r2
=
3mgR
4B2r2

导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,有
v23
-
v22
=2gh

得:h=
9m2gR2
32B4r4
-
 1/3    1 2 3 下一页 尾页
  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐
如图所示,一质量为m、带电量为q的物体处于场强按E=E0-kt(E0、k均为大于零的常数,取水平向左为正方向)变化的电场中,物体与竖直墙壁间动摩擦因数为μ,当t=0时刻物体处于静止
如图所示,一质量为m、带电量
酒后驾驶会导致许多安全隐患,是因为驾驶员的反应时间变长,反应时间是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间.下表中“思考距离”是指驾驶员从发现情况到采取制动的时间内汽车行
酒后驾驶会导致许多安全隐患
如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中,下列传述正确的是()A.小球的速度一直减小B.小球的加速度先减小后增大C.小球的加
如图所示,小球从高处下落到
如图所示,一个质量m=20kg的物体放在光滑水平地面上.对物体施加一个F=10N的水平拉力,使物体由静止开始做匀加速直线运动.求:(1)物体在4.0s时间内的位移大小;(2)拉力F在4.
如图所示,一个质量m=20kg的
如图,纸面内有E、F、G三点,∠GEF=30°,∠EFG=135°.空间有一匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.先使带有电荷量为q(q>0)的点电荷a在纸面内垂直于EF从F点射出,
如图,纸面内有E、F、G三点,