(20分)如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距为d=1.0m,导轨平面与水平面夹角为α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R=16Ω,导轨电阻不计,整个装置处于
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(20分)如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距为d=1.0m,导轨平面与水平面夹角为α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R=16Ω,导轨电阻不计,整个装置处于
题型:不详
难度:
来源:
(20分)
如图所示,两根平行金属导轨MN、PQ相距为d=1.0m,导轨平面与水平面夹角为α=30°,导轨上端跨接一定值电阻R=16Ω,导轨电阻不计,整个装置处于与导轨平面垂直且向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1.0T。一根与导轨等宽的金属棒矿垂直MN、PQ静止放置,且与导轨保持良好接触。金属棒质量m=0.1kg、电阻r=0.4Ω,距导轨底端S
1
=3.75m。另一根与金属棒ef平行放置的绝缘棒gh长度也为d,质量为
,从导轨最低点以速度v
0
=110m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰(碰撞时间极短),碰后金属棒沿导轨上滑S
2
=0.2m后再次静止,此过程中电阻R上产生的电热为Q=0.2J。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为
,g取10m/s
2
,求:
(1)绝缘棒幽与金属棒矿碰前瞬间绝缘棒的速率;
(2)两棒碰
后,安培力对金属棒做的功以及碰后瞬间金属棒的加速度;
(3)金属棒在导轨上运动的时间。
答案
(1)
(2)
;
(3)
解析
(1)(5分)设绝缘体与金属棒碰前的速率为v
1
,绝缘棒在导轨由最低点向上滑动的过程中,由动能定理
…………3分
…………2分
(2)(9分)设碰后安培力对金属棒做功为W
安
,由功能关系,安培力做的功W
安
等于回路中产生的总电热
…………3分
设金属棒切割磁感线产生的感应电动势为E,回路中感应电流为I,安培力为F
安
…………1分
…………1分
F
安
="Bid " …………1分
设两棒碰后瞬时金属棒的加速度为a,由牛顿第二定律
…………2分
…………1分
(3
)(6分)设金属棒在导轨上运动时间为t,在此运动过程中,安培力的冲时为I
安
,沿导轨方向运用动量定理
…………2分
…………1分
由闭合电路欧姆定律
…………1分
由法拉第电磁感应定律
…………1分
得
…………1分
举一反三
如图5所示的装置中,若光滑金属导轨上的金属杆ab向右发生移动,其原因可能是
A.突然将S闭合
B.突然将S断开
C.S闭合,增大R的阻值
D.S闭合,减小R的阻值
题型:不详
难度:
|
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(9分)如图所示,线圈匝数
n
=100匝,面积
S
=50cm
2
,线圈总电阻
r
=10Ω,外电路总电阻
R
=40Ω,沿轴向匀强磁场的磁感应强度的变化率为5T/s,求:
(1)磁通量的变化率为多少?
(2)感应电流大小为多少?
题型:不详
难度:
|
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(16分)足够长的光滑平行金属导轨
和
水平放置,在其左端固定一个倾角为
的光滑金属导轨,导轨相距均为
,在水平导轨和倾斜导轨上,各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、倾斜导轨形成—闭合回路。两金属杆质量均为
、电阻均为
,其余电阻不计,杆
被销钉固定在倾斜导轨某处。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度为
,方向竖直向上。当用水平向右、大小
的恒力拉杆
,使其达到最大速度时,立即撤去销钉,发现杆
恰好能在原处仍然保持静止。(重力加速度为
)
(1)求杆
运动中的最大速度
。
(2)求倾斜导轨的倾角
。
(3)若杆
加速过程中发生的位移为
,则杆
加速过程中,求杆
上产生的热量
。
题型:不详
难度:
|
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(20分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨
MN
、
QP
相距为
l
=1m,导轨平面与水平面成
θ
=37°角,上端连接阻值为
R
=2Ω的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度
B
=0.4T。质量
m
=0.2kg、电阻
r
=1Ω的金属棒
ab
,以初速度
v
0
从导轨底端向上滑行,金属棒
ab
在安培力和一
平行于导轨平面的外力
F
的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为
a
=3m/s
2
,方向始终沿导轨向下,在金属棒在导轨上运动的过程中,电阻
R
消耗的最大功率
P
m
=1.28W。设金属棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数
=0.25。(
g
="10" m/s
2
,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)金属棒初速度
v
0
的大小;
(2)当金属棒速度的大小为初速度大小一半时施加在金属棒上外力
F
的大小和方向;
(3)请画出金属棒在导轨上整个运动过程中外力
F
随时间
t
变化所对应的图线。(不需要写出现计算过程)
题型:不详
难度:
|
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如右图正方形线框abcd长为L,每边电阻均为r,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度
转动,c、d两点与外电路相连、外电路电阻也为r。则下列说法中正确的是( )
A.S断开时,电压表读数为
B.S断开时,电压表读数为
C.S闭合时,电流表读数为
D.S闭合时,线框从图示位置转过
过程中流过电流表的电量为
题型:不详
难度:
|
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