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在水平面上平行放置著兩根長度均為L的金屬導軌MN和PQ，導軌間距為d，導軌和電路的連接如圖所示。在導軌的MP端放置著一根金屬棒，與導軌垂直且接觸良好。空間中存在豎直向上方向的勻強磁場，磁感應強度為B。將開關S₁閉合，S₂斷開，電壓表和電流表的示數分別為U₁和I₁，金屬棒仍處于靜止狀態；再將開關S₂閉合，電壓表和電流表的示數分別為U₂和I₂，金屬棒在導軌上由靜止開始運動，運動過程中金屬棒始終與導軌垂直。設金屬棒的質量為m，金屬棒與導軌之間的動摩擦因數為μ。忽略導軌的電阻以及金屬棒運動過程中產生的感應電動勢，重力加速度為g。求：
（1）金屬棒到達NQ端時的速度大小。
（2）金屬棒在導軌上運動的過程中，電流在金屬棒中產生的熱量。

（1）

（2）

（1）當通過金屬棒的電流為I₂時，金屬棒在導軌上做勻加速運動，設加速度為a，根據牛頓第二定律：

（1分）

（2分）

練習冊系列答案

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相關習題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，MN和PQ是豎直放置相距1m為的滑平行金屬導軌(導軌足夠長，電阻不計)，其上方連有

＝9Ω的電阻和兩塊水平放置相距d＝20cm的平行金屬板A．C，金屬板長1m，將整個裝置放置在圖示的勻強磁場區域，磁感強度B＝1T，現使電阻

＝1Ω的金屬棒ab與導軌MN、PQ接觸，并由靜止釋放，當其下落h＝10m時恰能勻速運動(運動中ab棒始終保持水平狀態，且與導軌接觸良好)．此時，將一質量

＝0.45g，帶電量q＝1.0×

的微粒放置在A．C金屬板的正中央，恰好靜止．g＝10m/

).求：

(1)微粒帶何種電荷？ab棒的質量

是多少？
(2)金屬棒自靜止釋放到剛好勻速運動的過程中，電路中釋放多少熱量？
(3)若使微粒突然獲得豎直向下的初速度

，但運動過程中不能碰到金屬板，對初速度

有何要求？該微粒發生大小為

的位移時，需多長時間？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖甲所示,100匝的圓形線圈，線圈兩端與同一平面內放置的光滑平行導軌兩端相連，導軌寬L＝0.5m,長也為L的導體棒MN垂直放在導軌上且與導軌良好接觸。電路中接入的電阻R=5Ω,導軌、導體棒與線圈電阻均不計。在導軌平面范圍內有勻強磁場B₁＝0.4T垂直穿過，方向垂直紙面向外。在線圈內有垂直紙面向內的勻強磁場B₂，線圈中的磁通量隨時間變化的圖像如圖乙所示.請根據下列條件分別求解：

（1）如導體棒MN在外力作用下保持靜止，求t=2s時刻導體棒受到的安培力。
（2）如導體棒MN在外力作用下，在勻強磁場B₁中向右作勻速直線運動，運動速度大小為v＝25m/s,求t=2s時刻導體棒受到的安培力。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

用均勻的金屬絲繞成的長方形線框ABCD，AB=CD=30厘米，AC=CD=10厘米，線框可以繞AB、CD邊上的O、O′軸以角速度ω=200弧度/秒勻速轉動，并且使線框的一部分處在大小為1特的有界勻強磁場中，O、O′恰在磁場邊界上，AO=CO′=20厘米，初始時，線框的1/3處于磁場中且其平面垂直于磁場，如圖，以O點電勢高于O′點時為正，在U-t坐標系中作出OO′間電壓隨時間變化的關系圖(兩個周期)，并注明必要的坐標值及其計算過程.

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

隨著越來越高的摩天大樓在各地的落成，至今普遍使用的鋼索懸掛式電梯已經漸漸地不適用了。這是因為鋼索的長度隨著樓層的增高而相應增加，這些鋼索會由于承受不了自身的重量，還沒有掛電梯就會被扯斷。為此，科學技術人員正在研究用磁動力來解決這個問題。如圖所示就是一種磁動力電梯的模擬機，即在豎直平面上有兩根很長的平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面的勻強磁場B₁和B₂，且B₁和B₂的方向相反，大小相等，即B₁= B₂=1T，兩磁場始終豎直向上作勻速運動。電梯橋廂固定在如圖所示的一個用超導材料制成的金屬框abcd內（電梯橋廂在圖中未畫出），并且與之絕緣．電梯載人時的總質量為5×10³kg，所受阻力F_f=500N，金屬框垂直軌道的邊長L_cd=2m，兩磁場的寬度均與金屬框的邊長L_ac相同，金屬框整個回路的電阻R=9.5×10^－4Ω，假如設計要求電梯以v₁=10m/s的速度向上勻速運動，那么，

（1）磁場向上運動速度v₀應該為多大？
（2）在電梯向上作勻速運動時，為維持它的運動，外界必須提供能量，那么這些能量是由誰提供的？此時系統的效率為多少？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

如圖所示，由10根長度都是L的金屬桿連接成的一個“目”字型的矩形金屬框abcdefgh，放在紙面所在的平面內。有一個寬度也為L的勻強磁場，磁場邊界跟de桿平行，磁感應強度的大小是B，方向垂直于紙面向里，金屬桿ah、bg、cf、de的電阻都為r，其他各桿的電阻不計，各桿端點間接觸良好。現以速度v勻速地把金屬框從磁場的左邊界水平向右拉，從de桿剛進入磁場瞬間開始計時，求：(1)從開始計時到ah桿剛進入磁場的過程中，通過ah桿某一橫截面總的電荷量q；(2)從開始計時到金屬框全部通過磁場的過程中，金屬框中電流所產生的總熱量Q。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術--航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統。飛纜系統在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理"太空垃圾"等。從1967年至1999年17次試驗中，飛纜系統試驗已獲得部分成功。該系統的工作原理可用物理學的基本定律來解釋。
下圖為飛纜系統的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P，Q的質量分別為m_P、m_Q，柔性金屬纜索長為l，外有絕緣層，系統在近地軌道作圓周運動，運動過程中Q距地面高為h。設纜索總保持指向地心，P的速度為v_P。已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g。
（1）飛纜系統在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外。設纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高？此問中可認為纜索各處的速度均近似等于v_P，求P、Q兩端的電勢差；
（2）設纜索的電阻為R₁，如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為R₂，求纜索所受的安培力多大；
（3）求纜索對Q的拉力F_Q。