如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1 m,左侧接一阻值为R=0.3 Ω的电阻,区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感

如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1 m,左侧接一阻值为R=0.3 Ω的电阻,区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感

题型:专项题难度:来源:
如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1 m,左侧接一阻值为R=0.3 Ω的电阻,区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感应强度为B=0.5 T,磁场的宽度为d=1 m;一质量为m=1 kg、电阻为r=0.2 Ω的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到F=0.5v+0.4(N)(v为金属棒的运动速度)的水平力作用,从磁场的左边界ef由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大.
(1)若撤去水平力后棒的速度v随位移s的变化规律满足vvs,且棒在运动到gh处恰好静止,则水平力F作用的时间t为多少?
(2)若在棒未出磁场区域时撤去水平力F,画出棒在整个运动过程中速度v随位移s变化的各种可能的图线.
答案
解:(1)金属棒运动产生电动势:EBLv
棒和电阻R构成的回路中的电流:I
电阻R两端的电压:UIR
解得电压U
题设U随时间均匀增大,所以v也随时间均匀增大,棒先做匀加速运动:
s1at2
v1at
棒受力F=0.5v+0.4和安培阻力FABIL,由牛顿第二定律得:(0.5v+0.4)-BILma
I
所以0.5v1+0.4-ma
撤去外力后棒做减速运动,由题设vv0s得:0=v1s2
全程运动:s1s2d
将已知条件代入以上方程解得:0.2t2+0.8t-1=0
解得力F作用的时间t=1 s
(2)可能图线如下:

举一反三
如图所示的正方形导线框abcd,电阻为R,现维持线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场区域,如果以x轴正方向为力的正方向,线框在图示位置的时刻作为计时零点,则磁场对线框的作用力F、线框ab边两端的电势差Uab随时间变化的图象正确的是

[     ]
A.①②  
B.②③  
C.②④  
D.③④
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边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动,穿过方向如图所示的有界匀强磁场区域。磁场区域的宽度为d(d>L)。已知ab边进入磁场时,线框的加速度恰好为零。则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较,有 
[     ]
A.产生的感应电流方向相反
B.所受的安培力方向相反
C.进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间
D.进入磁场过程的发热量等于穿出磁场过程的发热量
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水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab,开始时ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和粗糙两种情况比较,这个过程
[     ]
A.安培力对ab棒所做的功相等
B.电流所做的功相等
C.产生的总内能相等
D.通过ab棒的电量相等
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如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中,让磁感线垂直穿过铜盘。图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内,转动铜盘,就可以使闭合电路获得电流。若图中铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度为B,回路总电阻为R,从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω。则下列说法正确的是
[     ]
A.回路中有大小和方向周期性变化的电流
B.回路中电流大小恒定,且等于
C.回路中电流方向不变,且从b导线流进灯泡,再从a导线流向旋转的铜盘
D.若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场,不转动铜盘,灯泡中也会有电流流过
题型:同步题难度:| 查看答案
如图所示,宽为L=2m、足够长的金属导轨MNM"N"放在倾角为θ=30°的斜面上,在NN"之间连有一个1.6Ω的电阻R。在导轨上AA"处放置一根与导轨垂直、质量为m=0.8kg的金属滑杆,导轨和滑杆的电阻均不计。用轻绳通过定滑轮将电动小车与滑杆的中点相连,绳与滑杆的连线平行于斜面,开始时小车位于滑轮的正下方水平面上的P处(小车可视为质点),滑轮离小车的高度H=4.0m。在导轨的NN"OO"所围的区域存在一个磁感应强度B=1.0T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场,此区域内滑杆和导轨间的动摩擦因数为μ=,此区域外导轨是光滑的(取g =10m/s2)。求:
(1)若电动小车沿PSv=1.2m/s的速度匀速前进时,滑杆经d=1m的位移由AA"滑到OO"位置,通过电阻R的电量q为多少?滑杆通过OO"位置时的速度大小为多少?
(2)若滑杆运动到OO"位置时绳子突然断了,设导轨足够长,求滑杆再次经过OO"位置时,所受到的安培力大小?若滑杆继续下滑到AA"后恰好做匀速直线运动,求从断绳到滑杆回到AA"位置过程中,电阻R上产生的热量Q为多少?
题型:湖北省模拟题难度:| 查看答案
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