题目内容

如图所示，U形导体框架宽L=1m，与水平面成α=30°角倾斜放置在匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，垂直框面向上．在框架上垂直框边放有一根质量m=0.2kg、有效电阻R=0.1Ω的导体棒ab，从静止起沿框架无摩擦下滑，设框架电阻不计，框边有足够长，取g=10m/s2，求：ab棒下滑的最大速度vm．
导体棒ab向下先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动，速度达到最大，由匀速运动的力平衡条件得：
mgsinα=FA
又FA=BIL，I=
BLvm
R

则得：FA=
B2L2vm
R

联立得：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为2.5m/s．
练习册系列答案
相关题目
水平面中的平行导轨P、Q相距L，它们的右端与电容为C的电容器的两块极板分别相连如图所示，直导线ab放在P、Q上与导轨垂直相交，磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过导轨面．若发现与导轨P相连的电容器极板上带负电荷，则ab向______沿导轨滑动；如电容器的带电荷量为Q，则ab滑动的速度v=______．
如图为一电梯简化模型，导体棒ab架在水平导轨上，导轨间加有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=10T．导体棒ab通过轻质细绳与电梯箱体相连，所有摩擦都不计，已知ab棒的长度为l=10m，质量不计，通过的电流大小为I，电梯箱体质量为m=100km，求：
（1）为了能提起电梯箱体，导体棒ab中的电流方向应朝哪？大小至少为多少？
（2）现使导体棒以恒定的功率P（即安培力的功率）从静止运行，试通过列式分析ab棒中电流的大小如何变化？
（3）若在题（2）中P=5000W，电梯箱体上升h=1m高度时，运行达到稳定状态，则此过程电梯运行的时间为多少？
如图所示，两根光滑的金属导轨MN、M′N′平行固定于同一水平面内，导轨间距为l=0.50m，电阻不计．M、M′间接有阻值R=1.6Ω的电阻．金属棒ab垂直于导轨放置．导轨处于磁感应强度B=0.20T、方向竖直向下的匀强磁场中．金属棒ab在外力作用下向右匀速运动，速度v=10m/s，运动过程中金属棒ab与导轨保持良好接触．已知金属棒ab接入电路部分的阻值r=0.40Ω．求：
（1）金属棒ab中电流I的大小和方向；
（2）1min内电阻R上产生的热量Q．
矩形闭合线框原来处在匀强磁场中，磁场方向与导线框平面垂直，如图所示，现将导线框向右匀速拉出磁场区域，在此过程中，正确的说法是（　　）
A．线框电阻越大，外力做功越多
B．线框速度越大，外力做功越多
C．线框速度越大，外力做功功率越大
D．线框速度越大，通过线框某一截面的电量越多
两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ斜角上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示．在这过程中（　　）
A．金属棒运动过程中机械能守恒
B．恒力F与重力的合力所作的功等于电阻R上发出的焦耳热
C．金属棒克服安培力做的功等于拉力做的功
D．作用于金属捧上的各个力的合力所作的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和
如图一所示，虚线a′b′c′d′内为一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下．矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动．图二所给出的是金属线框的四个可能到达的位置，则金属线框的速度不可能为零的位置是（　　）
A．B．
C．D．
图中T是绕有两组线圈的闭合铁芯，线圈的绕向如图所示，金属棒ab可在两平行的金属导轨上沿导轨滑行，匀强磁场方向垂直纸面向里，若电流计中有向上的电流通过，则ab棒的运动可能是（　　）
A．向左匀加速运动B．向左匀减速运动
C．向右匀减速运动D．向右匀加速运动
如图甲所示，两根足够长的平行导轨处在与水平方向成θ角的斜面上，θ=370，导轨电阻不计，间距L=0.3m．在斜面上加有磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场．导轨底端接一个阻值R=1Ω的电阻．质量m=1kg、电阻r=2Ω的金属棒ab横跨在平行导轨间，棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，金属棒从距底端高为h1=2.0m处以平行于导轨向上的初速度v0=10m/s上滑，滑至最高点时高度为h2=3.2m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．
（1）求ab棒上升至最高点的过程中，通过电阻R的电量q和电阻R产生的焦耳热Q．
（2）若ab棒固定在导轨上的初始位置，磁场按图乙所示规律变化（2.5×10-2～7.5×10-2s内是正弦规律变化），电阻R在一个周期内产生的焦耳热为Q=5J，取π2=10，求B0．

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