如图所示,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为l,导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强
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如图所示,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为l,导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强
题型:0119 期末题
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如图所示,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为l,导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向下,磁感应强度为B。对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力,使杆从静止开始运动,已知杆到达磁场区域时速度为v,之后进入磁场恰好做匀速运动。不计导轨的电阻,假定导轨与杆之间存在恒定的阻力f。求:
(1)导轨对杆ab的阻力大小f;
(2)杆ab中通过的电流及其方向;
(3)导轨左端所接电阻的阻值R。
答案
解:(1)杆进入磁场前做匀加速运动,由牛顿第二定律得
①
由运动学公式得
②
解得导轨对杆的阻力为
③
(2)杆进入磁场后做匀速运动,设杆受到的安培力为F
B
,由平衡条件得
④
杆ab所受的安培力
⑤
解得杆ab中通过的电流
⑥
由安培定则可知杆中的电流方向自a流向b ⑦
(3)杆产生的感应电动势
⑧
杆中的感应电流
⑨
解得导轨左端所接电阻阻值
⑩
举一反三
如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用t时间拉出,外力所做的功为W
1
,通过导线截面的电量为q
1
;第二次用2t时间拉出,外力所做的功为W
2
,通过导线截面的电量为q
2
,则( )
A.W
1
<W
2
,q
1
<q
2
B.W
1
>W
2
,q
1
=q
2
C.W
1
>W
2
,q
1
>q
2
D.W
1
<W
2
,q
1
=q
2
题型:0110 期末题
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如图所示,足够长的光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡R,匀强磁场垂直于导轨所在平面,当ab棒下滑到稳定状态时,小灯泡获得的功率为P
0
,除灯泡外,其它电阻不计,要使稳定时灯泡功率变为P
0
/4,下列措施正确的是
[ ]
A.换一个电阻为原来1/4的灯泡
B.把磁感应强度B增为原来的4倍
C.换一个质量为原来两倍的金属棒
D.把导轨间距、棒的长度均增大为原来的两倍
题型:0110 期末题
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如图所示,位于一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨,处在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨所在的平面,导轨的一端与一电阻相连;具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉ab,使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势,i表示回路中的感应电流,在i随时间增大的过程中,电阻消耗的功率
[ ]
A.等于F的功率
B.等于安培力的功率的绝对值
C.等于F与安培力合力的功率
D.小于iE
题型:0103 月考题
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如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从图示位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.2s时间拉出,外力所做的功为W
1
,通过导线截面的电量为q
1
;第二次用2s时间拉出,外力所做的功为W
2
,通过导线截面的电量为q
2
,则( )
A.W
1
<W
2
,q
1
<q
2
B.W
1
<W
2
,q
1
=q
2
C.W
1
>W
2
,q
1
=q
2
D.W
1
>W
2
,q
1
>q
2
题型:0113 月考题
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固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。则此过程中
A.杆的速度最大值为
B.流过电阻R的电荷量为
C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D.恒力F做的功与安培力做的功之和小于杆动能的变化量
题型:0122 月考题
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