水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨，导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡．垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒，金属棒的质量为m，导轨电阻不计．金属棒用绝缘

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 42 阅读 [打印]
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◎ 题目

水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨，导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡．垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒，金属棒的质量为m，导轨电阻不计．金属棒用绝缘细线通过光滑定滑轮与悬挂于桌外质量为M的重物相连，金属棒可在重物作用下沿导轨平移．整个装置放在一有界匀强磁场中，图中虚线左侧无磁场，右侧磁场方向竖直向上，磁感应强度为B．现将金属棒从静止释放，当金属棒速度达到v0时，刚好进入磁场，此时小灯泡正常发光．此后金属棒做减速运动，最终匀速．求：
（1）金属棒从静止释放到刚进入磁场所运动的时间t．
（2）金属棒刚进入磁场时小灯泡的功率；
（3）金属棒最终做匀速直线运动的速率．
魔方格

◎ 答案

（1）以金属棒和相连重物为研究对象，由牛顿第二定律得  Mg=（M+m）a  
因棒做匀加速运动，则有 v0=at        
解得，t=
(M+m)v0
Mg

（2）金属棒刚进入磁场时产生的电动势　E=BLv0
电路中的电流  I=
E
R+r
=
BLv0
R+r

小灯泡的功率：P=I2R=
B2L2
v20
R
(R+r)2

（3）金属棒做匀速直线运动时  F安=Mg
其中 F安=BI′L=B
BLv
R+r
L=
B2L2v
R+r
        
  v=
Mg(R+r)
B2L2

答：
（1）金属棒从静止释放到刚进入磁场所运动的时间t为
(M+m)v0
Mg
．
（2）金属棒刚进入磁场时小灯泡的功率为
B2L2
v20
R
(R+r)2
；
（3）金属棒最终做匀速直线运动的速率为
Mg(R+r)
B2L2
．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“水平桌面上固定两根相距L的足够长的平行光滑金属导轨，导轨左端如图连接一盏阻值为R的小灯泡．垂直导轨放置一根内阻为r的金属棒，金属棒的质量为m，导轨电阻不计．金属棒用绝缘…”主要考查了你对  【共点力的平衡】，【牛顿第二定律】，【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【导体切割磁感线时的感应电动势】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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阻值 光滑 一根 知识点 相距
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