题目内容
如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50m,导轨平面与水平面间夹角θ=370,N、Q间连接一个电阻R=5.0Ω,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0T。将一根质量m=0.050kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离s=2.0m。已知g=10m/s2,sin370=0.60,cos370=0.80。求:
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;
(2)金属棒达到cd处的速度大小;
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量。
【答案】
(1)2.0m/s2(2)2.0m/s(3)0.10J
【解析】
试题分析:
(1)设金属杆的加速度大小为a,则
mgsinq-mmgcosq=ma 解得:a=2.0m/s2
(2)设金属棒达到cd位置时速度大小为v、电流为I,金属棒受力平衡,有
mgsinq=BIL+mmgcosq
解得 v=2.0m/s
(3)设金属棒从ab运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量为Q,由能量守恒,有
解得 Q=0.10J
考点:此题考查牛顿定律及能量守恒定律;力的平衡知识。
练习册系列答案
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如图所示,MN、PQ是两条在水平面内、平行放置的光滑金属导轨,导轨的右端接理想变压器的原线圈,变压器的副线圈与阻值为R=0.5Ω的电阻组成闭合回路,变压器的原副线圈匝数之比n1:n2=2,导轨宽度为L=0.5m.质量为m=1kg的导体棒ab垂直MN、PQ放在导轨上,在水平外力作用下,从t=0时刻开始往复运动,其速度随时间变化的规律是v=2sin
t,已知垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度为B=1T,导轨、导体棒、导线和线圈的电阻均不计,电流表为理想交流电表,导体棒始终在磁场中运动.则下列说法中正确的是( )
π |
2 |
A、在t=1s时刻电流表的示数为
| ||||
B、导体棒两端的最大电压为1V | ||||
C、单位时间内电阻R上产生的焦耳热为0.25J | ||||
D、从t=0至t=3s的时间内水平外力所做的功为0.75J |