题目内容

如图所示，两根平行金属导轨间的距离为0.4m，导轨平面与水平面的夹角为30°．磁感强度为0.5T的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，两根电阻均为1、重均为0.1N的金属杆ab、cd水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为0.3，导轨的电阻可以忽略．为使ab杆能静止在滑轨上，必须使cd杆以多大的速率沿斜面向上运动?
  

练习册系列答案
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(20分)如图所示，de和fg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨，导轨间距离为L，电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为E，内阻为r的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒ab水平放置于导轨下端e、g处，并与导轨始终接触良好。导体棒与金属导轨、电源、开关构成闭合回路，整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外。已知接通开关S后，导体棒ab由静止开始向上加速运动，求：
（1）导体棒ab刚开始向上运动时的加速度以及导体棒ab所能达到的最大速度；
（2）导体棒ab达到最大速度后电源的输出功率；
（3）分析导体棒ab达到最大速度后的一段时间△t内，整个回路中能量是怎样转化的？并证明能量守恒
如图9-3-22所示，宽0.5 m的导轨上放一电阻R0＝0.1 Ω的导体棒，并用水平线通过定滑轮吊着质量M＝0.2 kg的重物，轨道左端连接的电阻R＝0.4 Ω，图中的l＝0.8 m.竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，并且以在变化.水平导轨电阻不计，且不计摩擦阻力.求至少经过多长时间才能吊起重物？

图9-3-22
如图1所示，一对足够长的平行光滑导轨放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，定值电阻阻值R=1.0Ω．有一金属杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直且接触良好，金属杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下．现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图2所示．求：


(1)杆的质量m和加速度
(2)在杆从静止开始运动的20s的时间内，通过电阻R的电量．
 
如图所示，3条平行导轨MN、CD．EF在同一平面内，MN与CD相距为d1=8.3cm，CD与EF相距为d2=20.0cm，导轨及导体杆的电阻忽略不计，M、E间连接电阻R1=10Ω，N、D间连接电阻R2=20Ω．导体杆ab横跨在3条导轨上，与三条导轨都接触良好，杆的a端到与EF接触的b点间的距离l=40.0cm．空间充满匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5T，方向如图示．

(1)若导体杆在匀强磁场中匀速向右运动，速度大小为v=4.0m/s，求通过电阻R1、R2的电流大小．
(2)若导体杆以b为轴，在导轨所在的平面内沿顺时针方向转动90°角(导轨MN和CD都足够长)，求这过程中电流方向向下的通过电阻R1、R2的电荷量的大小．
 
ab和cd为相距0.20m的平行金属导轨，其右端与一阻值R＝0.10Ω的电阻相连，电阻为r＝0.60Ω的均匀金属棒MN可紧贴平行导轨运动．相距d＝0.20m，水平放置的两平行金属板A，B分别与金属棒两端M，N相连．已知MP＝PQ＝QN，导轨和连线的电阻忽略不计．整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示．当MN以速度向右运动时，恰能使带电微粒以速度在金属板A，B间做匀速圆周运动，求金属棒MN运动速度大小的取值范围．(g取10m/)
如图所示，MN、PQ为同一水平面内的两光滑导轨，相距1.2m,导轨两端分别接有电阻R1=3Ω，R2=6Ω。另有导体棒CD，长也为L=1.2m，电阻为1Ω，垂直导轨放置导轨上。整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B=0.5T。现用一水平向右的拉力F拉导体棒，使棒以v=5m/s的速度向右匀速运动。不计导轨电阻。求：
（1）棒CD两端的电压UCD。
（2）拉力F的大小。
如图所示，水平放置的金属细圆环半径为0.1m，竖直放置的金属细圆柱（其半径比0.1m小得多）的端面与金属圆环的上表面在同一平面内，圆柱的细轴通过圆环的中心O，将一质量和电阻均不计的导体棒一端固定一个质量为10g的金属小球，被圆环和细圆柱端面支撑，棒的一端有一小孔套在细轴O上，固定小球的一端可绕轴线沿圆环作圆周运动，小球与圆环的摩擦因素为0.1，圆环处于磁感应强度大小为4T、方向竖直向上的恒定磁场中，金属细圆柱与圆环之间连接如图电学元件，不计棒与轴及与细圆柱端面的摩擦，也不计细圆柱、圆环及感应电流产生的磁场，开始时S1断开，S2拔在1位置，R1=R3=4Ω，R2=R4=6Ω，C=30uF，求：

（1）S1闭合，问沿垂直于棒的方向以多大的水平外力作用于棒的A端，才能使棒稳定后以角速度10rad/s匀速转动?
（2）S1闭合稳定后，S2由1拔到2位置，作用在棒上的外力不变，则至棒又稳定匀速转动的过程中，流经R3的电量是多少?
如图所示，水平平行金属导轨上置一金属杆ab，导轨一个端接一R=1.5的电阻，金属杆电阻R'=0.5，导轨电阻不计．整个装置放在竖直方向的匀强磁场中，金属杆与导轨间动摩擦因数=0.3，今给ab杆一个冲量，当该冲量作用完毕时，使其获得方向垂直于杆的水平动量p=0.01kg·m/s，此时杆的加速度a=5m/．求此时ab杆两端的电势差．(g=10m/)

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