题目内容

如图所示，电阻忽略不计的光滑导轨AB、CD相距0.5m平行放置，其长度足够长，AB、CD组成的平面与水平面成30°角．垂直于ABCD平面斜向下的匀强磁场的磁感应强度B=1T，电源电动势E=2V、内阻r=1Ω，R1=2Ω，金属杆MN的电阻R2=2Ω．闭合电键S后，MN恰好静止在斜面上．g=10m/s2．求：
（1）金属杆MN的质量．
（2）断开电键S后，MN获得的最大加速度和最大速度．
分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，与受力平衡，即可求解；
（2）根据牛顿第二定律，当加速度等于零时，速度最大；当开关刚断开瞬间时，加速度最大；从而即可求解．
解答：解：（1）电键闭和时：I杆=
ε
r+R并
×
1
2
=
2
1+1
×
1
2
A=0.5A
mgsin30°=BIL
　　m=
BIL
gSin300
=
1×0.5×0.5
10×0.5
Kg=0.05Kg
（2）当电键断开瞬间，MN加速度最大：
a=
mgSin300
m
=gSin300=5m/S2
当MN加速度为零时，速度最大．
Mgsin30°=BI′L
其中I′=
BLVm
R1+R2

代入数据后得到：Vm=4m/s
答：（1）金属杆MN的质量0.05Kg．
（2）断开电键S后，MN获得的最大加速度5m/s2和最大速度4m/s．
点评：考查闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律，掌握受力平衡，知道加速度为零时，速度达到最大．
练习册系列答案
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如图所示，电阻忽略不计的两根两平行光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的电阻R．在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m．导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场．（不计a、b之间的作用）求：
（1）在整个过程中，a棒和b棒分别克服安培力做了多少功？
（2）在b穿过磁场区域过程中，电阻R产生的电热；
（3）M点和N点距L1的高度分别为多少？
如图所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R．在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B、磁场区域的高度为d=0.5m．导体棒a的质量ma=0.2kg，电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg，电阻Rb=6Ω．它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场．设重力加速度为g=10m/s2．（不计a、b之间的作用，整个运动过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好）求：
（1）在整个过程中a、b两棒克服安培力分别做的功；
（2）a进入磁场的速度与b进入磁场的速度之比：
（3）分别求出M点和N点距虚线L1的高度．
（2009?盐城模拟）如图所示，电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R．在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m．导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场． 设重力加速度为g=10m/s2．（不计a、b之间的作用）求：
（1）在整个过程中，a、b两棒克服安培力分别做的功；
（2）M点和N点距L1的高度．
精英家教网如图所示，电阻忽略不计的两根平行光滑的金属杆构成的导轨倾斜放置，导轨平面与水平面间夹角θ=37°，导轨上端接一阻值为3Ω的电阻R．在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，L1、L2间的距离为d=0.5m．导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω，它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场．（不计a、b之间的作用，g取10m/s2）求：
（1）在整个过程中，a、b棒中分别产生的焦耳热；
（2）最初释放时a、b两根导体棒之间的距离s．

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