如图甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω,有一导体棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整

如图甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω,有一导体棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整

题型:0110 期末题难度:来源:
如图甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1.0Ω,有一导体棒静止地放在轨道上,与两轨道垂直,棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向下,现用一水平力F沿轨道方向拉棒,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系图像如图乙所示,求棒的质量m和加速度a。
答案
解:外力F作用于导体棒上,使之做匀加速直线运动,导体棒切割磁感线产生的感应电动势必均匀增加,感应电流均匀增加,安培力均匀增加,这样就导致外力F随时间t均匀增加,利用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿第二定律找出外力F随时间变化的函数关系,再从图像上取两点的坐标(0,1)和(30,4)代入,解方程组即可得出答案
导体棒在轨道上做匀加速直线运动,用v表示其速度,t表示时间,则有v=at ①
导体棒切割磁感线,将产生感应电动势E=Blv ②
在导体棒、轨道和电阻组成的闭合回路中产生电流I=
导体棒受到的安培力为f=IBl ④
根据牛顿第二定律,有F-f=ma ⑤
联立以上各式,得
由图像上取两点的坐标(0,1)和(30,4)代入⑥式,可解得a=10m/s2,m=0.1kg
举一反三
如图所示,平行斜导轨圆滑连接于平行水平导轨,导轨光滑且电阻不计。水平部分有竖直向上的匀强磁场穿过,,导轨间距。导体棒的质量为,电阻为,静放在水平导轨上。导体棒的质量为,电阻为,从高为的斜导轨上由静止滑下。求:
(1)棒刚进入磁场时的速度和加速度
(2)若不与相碰撞,导轨足够长,则最后的速度多大;
(3)整个过程中,在棒上发出的热量为多少?
题型:0122 期末题难度:| 查看答案
如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中

[     ]

A.导体框中产生的感应电流方向相反
B.导体框中产生的焦耳热相同
C.导体框ab边两端电势差相同
D.通过导体框截面的电量相同
题型:0110 期末题难度:| 查看答案
如图所示,在水平地面MN上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度B=1T的有界匀强磁场区域,上边界EF距离地面的高度为H。正方形金属线框abcd的质量m=0.02kg、边长L=0.1m(L<H),总电阻R=0.2Ω,开始时线框在磁场上方,ab边距离EF高度为h,然后由静止开始自由下落,abcd始终在竖直平面内且ab保持水平。求线框从开始运动到ab边刚要落地的过程中:(g取10m/s2
(1)若线框从h=0.45m处开始下落,求线框ab边刚进入磁场时的加速度;
(2)若要使线框匀速进入磁场,求h的大小;
(3)求在(2)的情况下,线框产生的焦耳热Q和通过线框截面的电量q。

题型:0110 期末题难度:| 查看答案
如图所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L0,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由b向a方向看到的装置如图所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值。
题型:0111 期末题难度:| 查看答案
如图所示,在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,导体PQ在力F作用下在U型导轨上以速度v=10 m/s向右匀速滑动(导体PQ始终与两导轨垂直),两导轨间距离L=1.0m,电阻R=1.0Ω,导体和导轨电阻忽略不计,则以下说法正确的是
[     ]
A.导体PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为5.0V
B.导体PQ受到的安培力方向水平向右
C.作用力F大小是0.50N
D.作用力F的功率是25W
题型:0119 期末题难度:| 查看答案
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