如右图所示,一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上,并与之接触良好,棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未
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如右图所示,一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上,并与之接触良好,棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未
题型:不详
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如右图所示,一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r,其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上,并与之接触良好,棒左侧两导轨之间连接一可控的负载电阻(图中未画出),导轨置于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直与导轨所在平面,开始时,给导体棒一个平行于导轨的初速度v
0
,在棒的运动速度由v
0
减小至v
1
的过程中,通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变,导体棒一直在磁场中运动,若不计导轨电阻,则下述判断和计算结果正确的是 ( )
A.导体棒做匀减速运动
B.在此过程中导体棒上感应电动势的平均值为
C.在此过程中负载电阻上消耗的平均功率为
D.因为负载电阻的值不能确定,所以上述结论都不对
答案
AB
解析
因为通过控制负载电阻使棒中的电流强度I保持不变,由F
安
=BIl恒定,又由于导体棒在水平方向不受其它力的作用,所以导体棒做匀减速运动,选项A正确;在导体棒的速度从v
0
减小至v
1
的过程中,平均速度为
,导体棒中的平均感应电动势为
,故选项B也正确;导体棒中消耗的功率为
,所以负载电阻上消耗的平均功率为
,故选项CD都不正确,所以正确选项为AB。
举一反三
如下图所示,MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨,O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内,并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过O点的虚线即为磁场的左边界)。质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触,并在绝缘弹簧S的作用下从距离O点L
0
处沿导轨以速度v
0
向左匀速运动。磁感应强度大小为B,方向如图。当导体棒运动到O点时,弹簧恰好处于原长,导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。求:
小题1:导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电流大小;
小题2:导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量;
小题3:从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中,导体棒ab中产生的热量。
题型:不详
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如下图甲所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α,导轨电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R,另有一条纸带固定金属棒ab上,纸带另一端通过打点计时器(图中未画出),且能正常工作。在两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻R
L
=4R,定值电阻R
1
=2R,电阻箱电阻调到使R
2
=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,同时接通打点计时器的电源,打出一条清晰的纸带,已知相邻点迹的时间间隔为T,如下图乙所示,试求:
小题1:求磁感应强度为B有多大?
小题2:当金属棒下滑距离为S
0
时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2S
0
的过程中,整个电路产生的电热。
题型:不详
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如下图所示,在距离水平地面h=0.8m的虚线的上方有一个方向垂直于纸面水平向内的匀强磁场。正方形线框abcd的边长l=0.2m,质量m=0.1kg,电阻R=0.08Ω。某时刻对线框施加竖直向上的恒力F=1N,且ab边进入磁场时线框以v
0
=2m/s的速度恰好做匀速运动。当线框全部进入磁场后,立即撤去外力F,线框继续上升一段时间后开始下落,最后落至地面。整个过程线框没有转动,线框平面始终处于纸面内,g取10m/s
2
。求:
小题1:匀强磁场的磁感应强度B的大小;
小题2:线框从开始进入磁场运动到最高点所用的时间;
小题3:线框落地时的速度的大小。
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如下图(a)所示,间距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B;在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度B
t
的大小随时间t变化的规律如下图(b)所示。t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。已知cd棒的质量为m、电阻为R,ab棒的质量、阻值均未知,区域Ⅱ沿斜面的长度为2l,在t=t
x
时刻(t
x
未知)ab棒恰进入区域Ⅱ,重力加速度为g。求:
小题1:通过cd棒电流的方向和区域I内磁场的方向;
小题2:当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率;
小题3:ab棒开始下滑的位置离EF的距离;
小题4:ab棒开始下滑至EF的过程中回路中产生的热量。
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如图所示,
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。在导轨上架着一根金属棒
ab
,在极短时间内给
ab
棒一个水平向右的速度,棒将开始运动,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相等
D.通过
ab
棒的电量相等
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