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如图所示,两根竖直的平行光滑导轨MN、PQ,相距为L.在M与P之间接有定值电阻R...

如图所示,两根竖直的平行光滑导轨MN、PQ,相距为L.在M与P之间接有定值电阻R.金属棒ab的质量为m,水平搭在导轨上,且与导轨接触良好.整个装置放在水平匀强磁场中,磁感应强度为B.金属棒和导轨电阻不计,导轨足够长.
(1)若将ab由静止释放,它将如何运动?最终速度为多大?
(2)若开始就给ab竖直向下的拉力F,使其由静止开始向下作加速度为a(a>g)的匀加速运动,请求出拉力F与时间t的关系式;
(3)请定性在坐标图上画出第(2)问中的F-t图线.

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(1)金属棒受重力和安培力,速度增大,安培力增大,根据平衡等式求解. (2)金属棒受重力、拉力和安培力,由牛顿第二定律求解. (3)根据拉力F与时间t的关系式,运用数学知识做出对应的函数图象. 【解析】 (1)ab将作加速度越来越小的加速运动,最后匀速运动. 匀速时速度达到最大,最大速度满足: 得:vm= (2)经过时间t,ab的速度为v=at        t时刻的安培力:F安=BIL= 由牛顿第二定律得:F+mg-F安=ma    解之得:F=m(a-g) (3)根据拉力F与时间t的关系式可以知道拉力F与时间t的关系是一次函数,作出F-t图线. 答:(1)若将ab由静止释放,ab将作加速度越来越小的加速运动,最后匀速运动. 最终速度为 (2)拉力F与时间t的关系式是F=m(a-g); (3)见图
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考点分析:
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长度L/cm拉力F/N
伸长x/cm
直径D/mm
50.0100.0200.0
5.000.0400.200.400.80
10.000.0400.400.801.60
5.000.0800.100.200.40
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A.满足能量转化和守恒定律,所以可行
B.不满足热力学第二定律,所以不可行
C.不满足机械能守恒定律,所以不可行
D.不满足能量转化和守恒定律,所以不可行
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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