如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20" m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10的电阻。在虚线OO′(OO′垂直
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如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20" m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10的电阻。在虚线OO′(OO′垂直
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如图所示,水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道,它们间的距离L="0.20" m,在两轨道的左端之间接有一个R=0.10
的电阻。在虚线OO′(OO′垂直于轨道)右侧有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T。一根质量m=0.10kg的直金属杆
垂直于轨道放在两根轨道上。某时刻杆
以
=2.0m/s且平行于轨道的初速度进入磁场,同时在杆上施加一个水平拉力,使其以
=2.0m/s
2
的加速度做匀减速直线运动。杆
始终与轨道垂直且它们之间保持良好接触。杆
和轨道的电阻均可忽略。
(1)请你通过计算判断,在金属杆
向右运动的过程中,杆上所施加的水平拉力的方向;
(2)在金属杆
向右运动的过程中,求杆中的感应电流为最大值的
时,水平拉力的大小;
(3)从金属杆
进入磁场至速度减为零的过程中,电阻R上发出的热量Q=0.13J,求此过程中水平拉力做的功。
答案
(1)杆上所施加的水平拉力的方向始终向左 (2)0.15N(3)-7.0×10
-2
J
解析
试题分析:(1)金属杆刚进入磁场时,杆中的感应电流
此时,杆
所受的安培力
,方向水平向左
杆
所受的合力
,方向水平向左
在金属杆
向右做匀减速直线运动的过程中,安培力
不断减小
因此,杆上所施加的水平拉力的方向始终向左。
(2)当速度减为
时,电流为
此时杆
所受的安培力
,方向水平向左
根据牛顿第二定律
水平拉力的大小
(3)由动能定理
其中克服安培力做功的数值等于电阻R上发出的热量Q,即
所以
J
举一反三
如图所示,质量为m,阻值为R的导体棒ab垂直放在光滑足够长的U形导轨的底端,U形导轨的顶端连接一个阻值为R的电阻,导轨平面与水平面成
角,整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中.现给导体棒沿导轨向上的初速度
,在导体棒上升到最高点的过程中电阻上产生了
的热量,返回过程中,导体棒在到达底端前已经做匀速运动,速度大小为
.导轨电阻不计,重力加速度为g.求:
(1)导体棒从开始运动到返回底端的过程中,回路中产生的电热;
(2)导体棒上升的最大高度.
(3)导体棒在底端开始运动时的加速度大小;
题型:不详
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如图所示,MN和PQ是两根放在竖直面内且足够长的平行金属导轨,相距
=50cm。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。一根电阻r=0.1Ω的金属棒ab可紧贴导轨左右运动。两块平行的、相距d=10cm、长度L=20cm的水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接,图中跨接在两导轨间的电阻R=0.4Ω,其余电阻忽略不计。已知当金属棒ab不动时,质量m=10g、带电量
的小球以某一速度
沿金属板A和C的中线射入板间,恰能射出金属板(g取10m/s2)。求:
(1)小球的速度
;
(2)若使小球在金属板间不偏转,则金属棒ab的速度大小和方向如何;
(3)若要使小球能从金属板间射出,求金属棒ab速度大小的范围.
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如图甲所示,空间存在一宽度为2L有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框,其质量m=1kg、电阻R=4Ω,在水平向左的外力F作用下,以初速度v
0
=4m/s匀减速进入磁场,线框平面与磁场垂直,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;
(3)判断线框能否从右侧离开磁场?说明理由。
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如图所示,在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感应强度为B,则油滴的质量和环绕速度分别为( )
A.
,
B.
,
C.
,
D.B
,
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如图所示,有一倾角为30°的光滑斜面,匀强磁场垂直斜面,匀强电场沿斜面向上并垂直斜面底边。一质量为m、带电荷量为q的小球,以速度v在斜面上做半径为R匀速圆周运动。则
A.带电粒子带负电
B.匀强磁场的磁感应强度大小B=
C.匀强电场的场强大小为E=
D.带电粒子在运动过程中机械能守恒
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