解:(1)金属杆在恒定外力F作用下.沿下层导轨以加速度a做匀加速直线运动.根据运动学公式有vP2=2as-----------------------------1分 将vP=4.s=4R代入.可解得a=2g-------------------1分 根据牛顿第二定律.金属杆沿下层导轨运动时.在竖直方向和水平方向分别有 mg-N-Fsinθ=0.Fcosθ-μN=ma---------------------2分 解得 F=--------------------------1分 (2)设金属杆从PP′位置运动到轨道最高位置MM′时的速度为v1. 此过程根据机械能守恒定律有------------2分 解得 ----------------------------1分 设金属杆在MM′位置所受轨道压力为FM. 根据牛顿第二定律有-------------------2分 解得 ---------------------------1分 由牛顿第三定律可知.金属杆对轨道压力的大小---------1分 (3)经历一段极短的时间Δt1.在安培力F1作用下杆的速度由v1减小到v2.接着在安培力F2作用下经历一段极短的时间Δt2.杆的速度由v2减小到v3.再接着在安培力F3作用下经历一段极短的时间Δt3.杆的速度由v3减小到v4.--再接着在安培力Fn作用下经历一段极短的时间Δtn.杆的速度由vn减小到vn+1. 由动量定理----------------------1分 -- --------------------------1分 在每一段极短的时间内.杆的速度.杆上的电动势和安培力都可认为是不变的. 则Δt1时间内.安培力 ------------1分 则Δt2时间内.安培力 则Δt3时间内.安培力 ------------1分 -- 冲量累加------------1分 -------------1分 -------------------------------1分 解得-------------------------1分 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

(2005?和平区一模)如图所示,OA与OCA为置于水平面内的光滑金属导轨,OCA导轨满足曲线方程y=1.0sin(
π3
x)m,c为曲线的最高点,OA导轨与OCA导轨分别在O点和A点接有阻值R1=3.0Ω和R2=6.0Ω体积可忽略的定值电阻.在xOy平面内存在B=0.2T的匀强磁场,方向如图.现有一长1.5m的金属棒在水平外力F作用下以速度v=5.0m/s水平向右匀速运动,设棒与两导轨始终接触良好,其余电阻不计,求:
(1)金属棒在导轨上运动时R1的最大功率;
(2)外力F的最大值;
(3)金属棒滑过导轨OA的过程,外力所做的功.

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(2003?上海)如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中
粗线表法),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计).导轨OAC的形状满足方程y=2sin(
π3
x)
(单位:m).磁感强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面.一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导思接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻.求:
(1)外力F的最大值;
(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;
(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系.

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(2012?嘉定区一模)如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行、固定放置,间距d为0.5m,右端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接.在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长为2m,CDFE区域内磁场的磁感强度B随时间t的变化如图.在t=0s时,一阻值为1Ω的金属棒在恒力F作用下由静止从AB位置沿导轨向右运动,当金属棒从AB位置运动到EF位置过程中,小灯泡的亮度没有发生变化.则恒力F的大小为
0.1
0.1
N,金属棒的质量为
0.8
0.8
 kg.

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(2013?惠州模拟)如图所示平行的金属双轨与电路处在竖直向下的匀强磁场B中,一金属杆放在金属双轨上在恒定外力F作用下作匀速运动,则在开关S(  )

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(20分)如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,OC处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足(单位:m)。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。求:(1)外力F的最大值;(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。

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