(16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T.其方向垂直于倾角为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP
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(16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T.其方向垂直于倾角为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP
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(16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T.其方向垂直于倾角
为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有
形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5m,MN连线水平,长为3m。以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定的速度v=1m/s,在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。g取10m/s
2
。
(1)求金属杆CD运动过程中产生产生的感应电动势E及运动到
处电势差
;
(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式,并在图2中画出F-x关系图象;
(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热。
答案
(1)
,
;(2)
(0≤x≤2);(3)
解析
试题分析:
(1)金属杆CD在匀速运动过程中产生的感应电动势
(l=d)
(D点电势高)
当x=0.8m时,金属杆在导轨间的电势差为零,设此时杆在导轨外的长度为l
外
则
得
由楞次定律判断D点电势高,故CD两端电势差
(2)杆在导轨间的长度l与位置x关系是
对应的电阻R
l
为
电流
杆受的安培力F
安
为
根据平衡条件得
(0≤x≤2)
画出的F-x图象如图所示。
(3)外力F所做的功W
F
等于F-x图线下所围的面积,即
而杆的重力势能增加量
故全过程产生的焦耳热
举一反三
如图所示,光滑绝缘的水平桌面上,固定着一个带电荷量为+Q的小球P。带电荷量分别为-q和+2q的小球M和N。由绝缘细杆相连,静止在桌面上。P与M相距L,[学科 网P、M和N视为点电荷。下列说法正确的是
A.M与N的距离大于L
B.P、M和N在同一直线上
C.在P产生的电场中,M、N处的电势相同
D.M、N及细杆组成的系统所受合外力为零
题型:不详
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一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示。将一质量
、体积
的重物捆绑在开口朝下的浮筒上。向浮筒内冲入一定质量的气体,开始时筒内液面到水面的距离
,筒内气体体积
。在拉力作用下浮筒缓慢上升,当筒内液面的距离为
时,拉力减为零,此时气体体积为
,随后浮筒和重物自动上浮。求
和
。
已知:大气压强
,水的密度
,重力加速度的大小
。不计水温变化,筒内气体质量不变且可视为理想气体,浮筒质量和筒壁厚度可忽略。
题型:不详
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如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形,其有效电阻为0.1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4 -0.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则:
A.t = 1s时,金属杆中感应电流方向从C至D
B.t = 3s时,金属杆中感应电流方向从D至C
C.t = 1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1N
D.t = 3s时,金属杆对挡板H的压力大小为l.2N
题型:不详
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(18分)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角
的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4m,导轨所在空间被分成区域I和II,两区域的边界与斜面的交线为MN,I中的匀强磁场方向垂直斜面向下,II中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域I中,将质量
,电阻
的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域II中将质量
,电阻
的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑,cd在滑动过程中始终处于区域II的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取
,问
(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;
(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大?
(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8m,此过程中ab上产生的热量Q是多少?
题型:不详
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如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定的偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内 )。与稳定在竖直位置时相比,小球高度
A一定升高 B一定降低
C保持不变 D升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
题型:不详
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