如图,光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的 匀
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如图,光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的 匀
题型:不详
难度:
来源:
如图,光滑平行的水平金属导轨
MN
、
PQ
相距
l
,在
M
点和
P
点间接一个阻值为
R
的电阻,在两导轨间
OO
1
O
1
′O
′
矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为
d
的 匀强磁场,磁感强度为
B
。一质量为
m
,电阻为
r
的导体棒
ab
,垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距
l
0
。现用一大小为
F
、水平向右的恒力拉
ab
棒,使它由静止开始运动,棒
ab
在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒
ab
与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计)。求:
(1)棒
ab
在离开磁场右边界时的速度;(2)棒
ab
通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能;
(3)试分析讨论
ab
棒在磁场中可能的运动情况。
答案
(1)
(2)
(3)设棒刚进入磁场时速度为
v,
由
可得
棒在进入磁场前做匀加速直线运动,在磁场中运动可分三种情况讨论:
①若
(或
),则棒做匀速直线运动;
②若
(或
F
>
),则棒先加速后匀速;
③若
(或
F
<
=,则棒先减速后匀速。
解析
(1)
ab
棒离开磁场右边界前做匀速运动,
速度为
,则有
对
ab
棒
F
-
BIl
=0 解得
(2)由能量守恒可得:
解得:
(3)设棒刚进入磁场时速度为
v,
由
可得
棒在进入磁场前做匀加速直线运动,在磁场中运动可分三种情况讨论:
①若
(或
),则棒做匀速直线运动;
②若
(或
F
>
),则棒先加速后匀速;
③若
(或
F
<
=,则棒先减速后匀速。
举一反三
(14分)如图,宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4T,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=0.1kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并且框架接触良好,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0.5m,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0.4s过程中通过ab的电量q,某同学解法为:先算出金属棒的运动距离s,以及0.4s
时回路内的电阻R,然后代入q=
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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(12分)如图所示,有一区域足够大的匀强磁场,磁感应强度为
B
,磁场方向与水平放置的导轨垂直。导轨宽度为
L
,右端接有电阻
R
。
MN
是一根质量为
m
的金属棒,金属棒与导轨垂直放置,且接触良好,金属棒与导轨电阻均不计。金属棒与导轨间的动摩擦因数为
μ
,现给金属棒一水平初速度
v
0
,使它沿导轨向左运动。已知金属棒停止运动时位移为
s
。求:
(1)金属棒速度为
v
时的加速度为多大?
(2)金属棒运动过程中通过电阻
R
的电量
q
;
(3)金属棒运动过程中回路产生的焦耳热
Q
;
题型:不详
难度:
|
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如图所示,让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2,且保持线圈平面与磁场方向垂直,下述说法中正确的是( )
A.线圈加速进入匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,感应电流越来越大
B.线圈匀速穿出匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,感应电流越来越大
C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时,线圈中有感应电流,感应电流越来越大
D.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时,线圈中有感应电流,感应电流是恒定的
题型:不详
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(18分)如图所示,水平放置的两光滑金属导轨相距为L,在其左端接一阻值为R的电阻,其上垂直导轨放置一质量为m的导体棒(除R外其余电阻不计)。整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直导轨平面的匀强磁场中,现在棒上施加一水平向右的恒力F,使棒向右运动(摩擦不计)。
(1)求当棒的速度达到最大速度的一半时的加速度?
(2)当棒达到最大速度后撤去力F,在这以后电阻R可以放出多少焦耳的热量?
题型:不详
难度:
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(12分)如图所示,匝数为100、边长为0.2m的正方形线圈,在磁感应强度为2T的匀强磁场中,从中性面开始以10πrad/s的角速度绕OO′轴匀速转动。若线圈自身电阻为2Ω,负载电阻R=6Ω,π
2
≈10,则开始转动
s内在电阻R上产生的热量为多少焦耳?
题型:不详
难度:
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