如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B
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如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B
题型:珠海模拟
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来源:
如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为l=0.2m,在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,在X≥0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B=0.5T.一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上,并以v
0
=2m/s的初速度进人磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力 F的共同作用下作匀变速直线运动,加速度大小为a=2m/s
2
,方向与初速度方向相反.设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好,求:
(1)电流为零时金属杆所处的位置;
(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力 F的大小和方向;
(3)保持其他条件不变,而初速度v
0
取不同值,求开始时F的方向与初速度v
0
取值的关系.
答案
(1)感应电动势E=Blv,
I=
E
R
当I=0时 v=0
由
2ax=
v
2
-
v
0
2
得:
金属杆的位移为:
x=
v
0
2
2a
=
2
2
2×2
m=1m
(2)金属棒速度最大时最大电流 为
I
m
=
BL
v
0
R
I′=
I
m
2
=
BL
v
0
2R
此时安培力为:
F
A
=BI′L=
B
2
L
2
v
0
2R
=0.02N
向右运动时由牛顿第二定律得:F+F
A
=ma
即:F=ma-F
A
=0.18N 方向 与x轴相反
向左运动时由牛顿第二定律得:F-F
A
=ma
F=ma+F
A
=0.22N 方向与x轴相反
(3)开始时 v=v
0
,此时安培力为:
F
A
′=B
I
m
L=
B
2
L
2
v
0
R
由牛顿第二定律得:F+F
A
′=ma,F=ma-F
A
′=
ma-
B
2
L
2
v
0
R
当v
0
<
maR
B
2
L
2
=10m/
s
时,F>0 方向与x轴相反
当v
0
>
maR
B
2
L
2
=10m/
s
时,F<0 方向与x轴相同.
答:(1)电流为零时金属杆所处的位置x=1m;
(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力 F的大小为0.18N,方向 与x轴相反,或0.22N,方向与x轴相反;
(3)当v
0
<
maR
B
2
L
2
=10m/
s
时,F>0 方向与x轴相反
当v
0
>
maR
B
2
L
2
=10m/
s
时,F<0 方向与x轴相同.
举一反三
利用如图所示的电路可测出电压表的内阻,电源的内阻可以忽略. R为电阻箱.当R取不同阻值时,电压表应有示数.若电阻箱阻值为R
1
时,电压表示数为 U
1
;电阻箱阻值为R
2
时,电压表示数为U
2
,则:
(1)计算电压表内电阻的表达式.
(2)若多次改变电阻箱阻值,在下图作出1/U-R图线,请说明如何得出电压表内阻值?
题型:南通模拟
难度:
|
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如图所示,半径为R、单位长度电阻为λ的均匀导体圆环固定在水平面上,圆环中心为O.匀强磁场垂直水平面方向向下,磁感强度为B.平行于直径MON的导体杆,沿垂直于杆的方向向右运动.杆的电阻可以忽略不计,杆与圆环接触良好,某时刻,杆的位置如图,∠aOb=2θ,速度为v,求此时刻作用在杆上安培力的大小.
题型:河南
难度:
|
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一台臭氧发生器P的电阻为10kΩ,当供电电压等于24V时能正常工作,否则不产生臭氧.
现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置,要求它在有光照时能产生臭氧,黑暗时不产生臭氧,拟用一个光敏电阻R
1
对它进行控制,R
1
的阻值在光照时为100Ω、黑暗时为1000Ω、允许通过的最大电流为3mA;电源E的电压为36V、内阻不计;另有一个滑动变阻器R
2
,阻值0-100Ω、允许通过的最大电流为0.4A;一个开关S和导线若干.臭氧发生器P和光敏电阻R
1
的符号如图所示.
(1)设计一个满足上述要求的电路图,图中各元件要标上字母代号,其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路画在答卷的方框内).
(2)滑动变阻器R
2
两固定接线柱相距12cm,滑片与某固定接线柱之间的阻值跟滑片与该接线柱的距离成正比,滑片应调到离图中A接线柱______cm处(保留一位有效数字)
题型:广州模拟
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|
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如图所示,AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝,EF为另一根电阻丝,其电阻为R,它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直,EF与AB、CD接触良好.图中电压表为理想电压表.电池的电动势和内阻都不变.B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略.当EF处于图中位置时,电压表的读数为U
1
=4.0V.已知将EF由图中位置向左移动一段距离△L后,电压表的读数变为U
2
=3.0V.若将EF由图中位置向右移动一段距离△L,电压表的读数U
3
是多少?
题型:北京
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图中电阻R
1
、R
2
、R
3
的阻值相等,电池的内阻不计.开关K接通后流过R
2
的电流是K 接通前的( )
A.
1
2
B.
2
3
C.
1
3
D.
1
4
题型:江西
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|
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