一质量为m的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成30°角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示.磁场垂直斜面向上,导
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一质量为m的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成30°角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示.磁场垂直斜面向上,导
题型:不详
难度:
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一质量为m的金属杆ab,以一定的初速度v
0
从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成30°角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示.磁场垂直斜面向上,导轨与杆的电阻不计,金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底端.则在此过程中( )
A.向上滑行的时间大于向下滑行的时间
B.电阻R上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时
C.通过电阻R的电荷量向上滑行时大于向下滑行时
D.杆a、b受到的磁场力的冲量向上滑行时大于向下滑行时
答案
B
解析
试题分析:由能量转化和守恒定律知:导体棒上滑时的速度总大于下滑时通过同一位置的速度,即上滑过程中导体棒的平均速度大,时间短,选项A错误.又因上滑过程中平均安培力大,克服安培力做功多,所以上滑过程中R上产生的热量比下滑过程中多,选项B正确.而安培力的冲量
·Δt=BILΔt=B
·l·Δt=
,所以安培力的冲量大小相等,电荷量Q=I·Δt=
相等,选项CD错误.
点评:本题考查了在电磁感应现象中的常见电量的计算方法。在计算中要注意不能通过有效值计算电量。
举一反三
如图,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为
θ
,间距为
L
。导轨上端接有一平行板电容器,电容为
C
。导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为
B
,方向垂直于导轨平面。在导轨上放置一质量为
m
的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为
μ
,重力加速度大小为
g
。忽略所有电阻。让金属棒从导轨上端由静止开始下滑,求:
(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;
(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系。
题型:不详
难度:
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某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示.在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角
α
均为
π,磁场均沿半径方向,匝数为
N
的矩形线圈.
abcd
的边长
ab
=
cd
=
l
、
bc
=
ad
=2
l
.线圈以角速度
ω
绕中心轴匀速转动、
bc
和
ad
边同时进入磁场,在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为
B
、方向始终与两条边的运动方向垂直,线圈的总电阻为
r
,外接电阻为
R
.求:
(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小
E
m
;
(2)线圈切割磁感线时,
bc
边所受安培力的大小
F
;
(3)外接电阻上电流的有效值
I
.
题型:不详
难度:
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如右图所示,a、b是同种材料(非超导材料)制成的等长导体棒,静止于水平面内足够长的光滑水平导轨上,b的质量是a的2倍,匀强磁场垂直于纸面向里.若给a 4.5 J的初动能使之向左运动,最后a、b速度相同且均为a初速度的,不计导轨的电阻,则整个过程中a棒产生的热量最大值为( )
A.2 J
B.1.5 J
C.3 J
D.4.5 J
题型:不详
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如图所示,宽度L=0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4 T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布.将质量m=0.1 kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并与框架接触良好.以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标.金属棒从
处以
的初速度,沿x轴负方向做
的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用.求:
(1)金属棒ab运动0.5 m,框架产生的焦耳热Q;
(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系;
(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电荷量q,某同学解法为:先算出经过0.4 s金属棒的运动距离x,以及0.4 s时回路内的电阻R,然后代入
求解.指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果.
题型:不详
难度:
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如右图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻.导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触.斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场.现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止.当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力, a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨.当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动.已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计.求:
(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度Ia与定值电阻R中的电流强度IR之比;
(2)a棒质量ma;
(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F.
题型:不详
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