如图,在一水平面内有两根平行的金属导轨Nd、Ke,其电阻不计,导轨上有一根金属棒bc,长L=0.5m,质量m=0.1kg,与导轨接触良好,可在导轨上无摩擦地滑动,bc的电阻R=0.2Ω.

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,在一水平面内有两根平行的金属导轨Nd、Ke,其电阻不计,导轨上有一根金属棒bc,长L=0.5m,质量m=0.1kg,与导轨接触良好,可在导轨上无摩擦地滑动,bc的电阻R=0.2Ω.竖直向上的匀强磁场磁感应强度B=0.1T,导轨的右端接有电阻R0=0.3Ω,导轨左端足够长.
(1)给棒bc外加一个水平向左的拉力,使其从静止开始向左作加速度为a=4m/s2的匀变速直线运动,运动到5s末时,这个拉力为多大?
(2)若把拉力刚作用于静止的bc棒的时刻取为计时的0时刻,拉力大小变化规律为F=(2.5×10-2t+0.5)N,式中t的单位是秒,拉力的方向水平向左,经过一段时间,力F对bc棒做功54J,试论证在这段时间内电阻R0上的发热量小于32.4J.
(3)在第(2)问的条件下,bc棒的加速度只能是以下两种情况中一种.请你判断哪种情况是正确的,并按相应要求作答:(不要求写出作判断的推理过程)
(Ⅰ)bc的加速度恒定(请求出这个加速度的大小)
(Ⅱ)bc的加速度变化(请定性地指出这个加速度的增减情况)
魔方格

◎ 答案

(1)v=at=20m/s       
F-F=ma         
F-
B2L2v
R+R0
=ma
        
代入数据解得F=0.5N.                
(2)证明:根据动能定理
WF-Q=△EK
因为Q=I2(R0+R)t    QR0=I2R0t
解得Q=
5
3
QR0

则54-
5
3
QR0=△EK>0

QR0<32.4J.
(3)(Ⅰ)正确      
v=at 
F-F=ma     
F=
B2L2v
R+R0
+ma

F=0.005at+0.1a
F=2.5×10-2t+0.5     则0.1a=0.5
解得a=5m/s2
答:(1)拉力为0.5N.
(2)证明如上.
(3)(Ⅰ)正确,加速度的大小为5m/s2

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,在一水平面内有两根平行的金属导轨Nd、Ke,其电阻不计,导轨上有一根金属棒bc,长L=0.5m,质量m=0.1kg,与导轨接触良好,可在导轨上无摩擦地滑动,bc的电阻R=0.2Ω.…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【动能定理】,【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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