如图12-4-10所示,CDEF是固定的、水平放置的、足够长的“U”型金属导轨,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上架着一个金属棒ab,在极短时间内给ab

如图12-4-10所示,CDEF是固定的、水平放置的、足够长的“U”型金属导轨,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上架着一个金属棒ab,在极短时间内给ab

题型:不详难度:来源:
如图12-4-10所示,CDEF是固定的、水平放置的、足够长的“U”型金属导轨,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上架着一个金属棒ab,在极短时间内给ab棒一个水平向右的冲量,使它获得一个速度开始运动,最后又静止在导轨上,则ab棒在运动过程中,就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较(    )
A.安培力对ab棒做的功相等
B.电流通过整个回路所做的功相等
C.整个回路产生的总热量不同
D.ab棒动量的改变量相同

答案
D
解析
最终棒ab的速度为零,根据功与能的转化关系可知:若导轨是粗糙的,导轨在水平方向要受到向左的安培力和滑动摩擦力.导体棒要克服安培力做功,动能一部分转化为电热能;还要克服滑动摩擦力做功,动能另一部分转化为摩擦产生的热量.但最终是全部转化为热能(热能等于开始时的总动能).而导轨光滑,导轨在水平方向只受到向左的安培力作用,导体棒只要克服安培力做功,动能全部转化为电热能(热能等于开始时的总动能).而两种情况下导体棒改变的动量相等,都等于最初的导体棒动量.
举一反三
如图12-4-12所示,在光滑绝缘的水平面上,一个半径为10cm、电阻为、质量为0.1kg的金属圆环以的速度向一有界磁场滑去,磁场的磁感应强度为0.5T.经过一段时间圆环恰有一半进入磁场,共产生了3.2J的热量,则此时圆环的瞬时速度为__________,瞬时加速度为_______

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如图12-4-13所示,电阻为R的矩形线框,长为l,宽为a,在外力作用下,以速度向右匀速运动,通过宽度为d,磁感应强度为B的匀强磁场.当时,外力做功为__________;当时,外力做功为___________.

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如图12-4-14所示,质量为m、边长为a的正方形金属线框自某一高度由静止下落,依次经过两磁场区域.已知,且磁场的高度为a.线框在进入的过程中做匀速运动,速度大小为,在中加速一段时间后又匀速进入和穿出时速度恒为,求:

(1)之比
(2)在整个下落过程中线框中产生的焦耳热.
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一个质量、长、宽、电阻的矩形线圈,从高处由静止开始自由下落,进入一个匀强磁场,如图12-4-15所示.线圈下边刚进入磁场时,由于磁场力作用,线圈正好作匀速运动,求:

(1)磁场的磁感应强度B
(2)如果线圈下边通过磁场所经历的时间,求磁场区域的高度
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如图12-4-16所示,两根相距的平行金属长导轨,固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度.导轨上面横放着两根金属细杆,构成矩形回路,每根金属细杆的电阻,回路中其余部分的电阻不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力作用下,沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是.不计导轨上的摩擦.

(1)求作用于每根金属细杆的拉力的大小;
(2)求两金属杆在间距增加的滑动过程中共产生的热量.
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