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精英家教網如圖所示,U形導體框架寬L=1m,與水平面成α=30°角傾斜放置在勻強磁場中,磁感應強度B=0.2T,垂直框面向上.在框架上垂直框邊放有一根質量m=0.2kg、有效電阻R=0.1Ω的導體棒ab,從靜止起沿框架無摩擦下滑,設框架電阻不計,框邊有足夠長,取g=10m/s2,求:ab棒下滑的最大速度vm
分析:導體棒ab向下先做加速度減小的加速運動,后做勻速運動,速度達到最大,此時棒受到重力、支持力、滑動摩擦力、安培力平衡,推導出安培力與速度關系式,由平衡條件求出最大速度vm
解答:解:導體棒ab向下先做加速度減小的加速運動,后做勻速運動,速度達到最大,由勻速運動的力平衡條件得:
mgsinα=FA
又FA=BIL,I=
BLvm
R

則得:FA=
B2L2vm
R

聯立得:vm=
mgRsinα
B2L2
=
0.2×10×0.1×0.5
0.2×0.2×1×1
m/s=2.5m/s
答:ab棒下滑的最大速度vm為2.5m/s.
點評:本題是電磁感應與力學知識的綜合題,推導出安培力與速度的關系式是關鍵,再根據導體棒的運動狀態,運用平衡條件進行研究是常用的思路,也可以根據能量守恒定律求解.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2004?江蘇)如圖所示,U形導線框MNQP水平放置在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中,磁感線方向與導線框所在平面垂直,導線MN和PQ足夠長,間距為0.5m,橫跨在導線框上的導體棒ab的電阻r=1.0Ω,接在NQ間的電阻R=4.OΩ,電壓表為理想電表,其余電阻不計.若導體棒在水平外力作用下以速度ν=2.0m/s向左做勻速直線運動,不計導體棒與導線框間的摩擦.
(1)通過電阻R的電流方向如何?
(2)電壓表的示數為多少?
(3)若某一時刻撤去水平外力,則從該時刻起,在導體棒運動1.0m的過程中,通過導體棒的電荷量為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,U形導線框MNQP水平放置在 磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中,磁感線方向與導線框所在平面垂直,導線MN和PQ足夠長,間距為L=0.5m,橫跨在導線框上的導體棒ab的質量m=0.1kg,電阻r=1.0Ω,接在NQ間的電阻R=4.0Ω,電壓表為理想電表,其余電阻不計.若導體棒在水平外力作用下以速度ν=2.0m/s向左做勻速直線運動,不計導體棒與導線框間的摩擦.求:
(1)通過導體棒ab的電流大小和方向;
(2)電壓表的示數;
(3)若某一時刻撤去水平外力,則從該時刻起,在導體棒的運動的過程中,回路中產生的熱量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

    (04年江蘇理綜) (9分)如圖所示,U形導線框MNQP水平放置在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中,磁感線方向與導線框所在平面垂直,導線MN和PQ足夠長,間距為0.5m,橫跨在導線框上的導體棒ab的電阻r=1.0Ω,接在NQ間的電阻R=4.0g,電壓表為理想電表,其余電阻不計。若導體棒在水平外力作用下以速度ν=2.0m/s向左做勻速直線運動,不計導體棒與導線框間的摩擦。

(1)通過電阻及的電流方向如何? 

(2)電壓表的示數為多少?

(3)若某一時刻撤去水平外力,則從該時刻起,在導體棒運動1.0m的過程中,通過導體棒的電荷量為多少?

  

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科目:高中物理 來源: 題型:

    (04年江蘇理綜) (9分)如圖所示,U形導線框MNQP水平放置在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場中,磁感線方向與導線框所在平面垂直,導線MN和PQ足夠長,間距為0.5m,橫跨在導線框上的導體棒ab的電阻r=1.0Ω,接在NQ間的電阻R=4.0g,電壓表為理想電表,其余電阻不計。若導體棒在水平外力作用下以速度ν=2.0m/s向左做勻速直線運動,不計導體棒與導線框間的摩擦。

(1)通過電阻及的電流方向如何? 

(2)電壓表的示數為多少?

(3)若某一時刻撤去水平外力,則從該時刻起,在導體棒運動1.0m的過程中,通過導體棒的電荷量為多少?

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