如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都
◎ 题目
如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问: (1)通过棒cd的电流I是多少,方向如何? (2)棒ab受到的力F多大? (3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量,力F做的功W是多少? |
◎ 答案
(1)1 A 电流方向由d至c (2)0.2 N (3)0.4 J |
◎ 解析
(1)棒cd受到的安培力为: Fcd=IlB ① 棒cd在共点力作用下平衡,则: Fcd=mgsin 30° ② 由①②式,代入数据解得: I=1 A ③ 根据楞次定律可知,棒cd中的电流方向由d至c.④ (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等,即: Fab=Fcd 对棒ab,由共点力平衡知: F=mgsin 30°+IlB ⑤ 代入数据解得:F=0.2 N. ⑥ (3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1 J热量,由焦耳定律知: Q=I2Rt ⑦ 设棒ab匀速运动的速度大小为v,其产生的感应电动势为: E=Blv ⑧ 由闭合电路欧姆定律知: I=⑨ 由运动学公式知在时间t内,棒ab沿导轨的位移为: x=vt ⑩ 力F做的功为: W=Fx ? 综合上述各式,代入数据解得: W=0.4 J. ? |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都…”主要考查了你对 【带电粒子在复合场中的运动】 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。- 最新内容
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上一篇:如图所示,电阻可忽略的光滑平行金属导轨MN、M′N′固定在竖直方向,导轨间距d=0.8m,下端NN′间接一阻值R=1.5Ω的电阻,磁感应强度B=1.0T的匀强磁场垂直于导轨平面.距下端h=
下一篇:如图所示,两条间距l=1m的光滑金属导轨制成倾角37°的斜面和水平面,上端用阻值为R=4Ω的电阻连接.在斜面导轨区域和水平导轨区域内分别有垂直于斜面和水平面的匀强磁场B1和B2,
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