(10分)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=0.2米,在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻,在0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感

(10分)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=0.2米,在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻,在0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感

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(10分)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=0.2米,在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻,在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=0.1千克的金属杆垂直放置在导轨上,并以v0=2米/秒的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2米/秒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)保持其它条件不变,而初速度v0取不同值,求开始时F的方向与初速度v0取值的关系。
答案
(1)1m(2)牛,方向与轴相反
向左运动时牛,方向与轴相反
(3)当米/秒时,,方向与轴相反
米/秒时,,方向与轴相同
解析
(1)感应电动势

所以
(2)最大电流

安培力为

向右运动时,得牛,方向与轴相反
向左运动时,得牛,方向与轴相反
(3)开始时
,得
米/秒时,,方向与轴相反
米/秒时,,方向与轴相同
本题考查电磁感应现象,由法拉第电磁感应定律可求得感应电动势,当电流为零时速度为零,当速度最大时电流最大,当速度为最大速度一半时求得速度和安培力大小,由牛顿第二定律分情况讨论,当导体棒向右和向左运动时分别列两个公式求解拉力大小
举一反三
一轻质横杆两侧各固定一轻质铝环,横杆能绕中心点自由转动,左环是断开的,右环是闭合的。现用一条形磁铁插向其中一个小环,能观察到的现象是
A.磁铁插向右环,横杆发生转动
B.磁铁插向左环,横杆发生转动
C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动
D.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动

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(12分)如图所示,间距l=1m的平行金属导轨分别固定在两个竖直面内,在水平面区域内和倾角的斜面区域内分别有磁感应强度方向竖直向上和磁感应强度、方向垂直于斜面向上的匀场磁场。电阻、质量的相同导体杆PQ、MN分别垂直放置在导轨上,PQ杆的两端固定在导轨上,离b1b2的距离s=0. 5m。MN杆可沿导轨无摩擦滑动且与导轨始终接触良好,当MN杆沿由静止释放沿导轨向下运动x=1m时达到最大速度。不计导轨电阻。取g=10m/s2,求:

(1)当MN杆达到最大速度时,流过PQ杆的电流大小和方向;
(2)从MN杆开始运动直到达到最大速度的过程中,PQ杆中产生的焦耳热;
(3)若保持B2不变,使B1发生变化,要使MN杆一直静止在倾斜轨道上,则B1随时间如何变化?其变化率多大?
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如图,P、Q两枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方和右侧。闭合电键,小磁针静止时N极的指向是
A.P、Q均向左    
B.P、Q均向右
C.P向左,Q向右 
D.P向右,Q向左

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(18分)如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨MM/和NN/间距为L与水平面成θ角,上端接滑动变阻器R,匀强磁场B0垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上。滑动变阻器R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,匀强磁场B垂直纸面向内。粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为r,滑动变阻器的最大阻值为2r,其余部分电阻不计,不计粒子重力。

(1)(7分)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)(5分)调节变阻器使R=0.5r,然后释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)(6分)当ab棒释放后达到最大速度时,若变阻器在r≤R≤2r范围调节,总有粒子能匀速穿过平行金属板,求这些粒子的速度范围?
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一个闭合线圈中没有感应电流产生,由此可以得出(  )
A.此时此地一定没有磁场
B.此时此地一定没有磁场的变化
C.穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化
D.穿过线圈平面的磁通量一定没有变化

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