如图15所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置,MO间接有阻值为R的电阻,导轨相距为d,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电阻为R的导
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如图15所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置,MO间接有阻值为R的电阻,导轨相距为d,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电阻为R的导
题型:不详
难度:
来源:
如图15所示,电阻不计的平行金属导轨
MN
和
OP
水平放置,M
O
间接有阻值为
R
的电阻,导轨相距为
d
,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.质量为m、电阻为
R
的导体棒
CD
垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于
MN
的恒力
F
向右拉动
CD
,
CD
受恒定的摩擦阻力
F
f
.已知
F
>
F
f
,求:
图15
(1)
CD
运动的最大速度是多少?
(2)当
CD
达到最大速度后,电阻
R
消耗的电功率是多少?
(3)当
CD
的速度是最大速度的13时,
CD
的加速度是多少?
答案
解析
(1)当CD运动到最大速度
v
m
时,在水平方向受力平衡
F
=
F
下标
f
+B
Id
, CD上感应电动势
E
=B
dv
m
,通过CD的感应电流
I
=
解得
(2)当CD运动到最大速度后,电阻
R
上消耗的电功率
(3)当CD运动到最大速度的
时,感应电动势为
E
′=
Bdv
m
,通过
CD
的感应电流
CD
的加速度
=
举一反三
(共16分)如图所示,
MN
和
PQ
为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距
l
为0.40m,电阻不计. 导轨所在平面与磁感庆强度
B
=5.0T的匀强磁场垂直。质量
m
=6.0×10
-
2
kg、电阻
r
=0.5Ω的金属杆
ab
始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有阻值均为3.0Ω的电阻
R
1
和
R
2
。重力加速度取10m/s
2
,且导轨足够长,若使金属杆
ab
从静止开始下滑,求:
(1)杆下滑的最大速率
v
m
;
(2)稳定后整个电路耗电的总功率
P
;
(3)杆下滑速度稳定之后电阻
R
2
两端的电压
U
.
题型:不详
难度:
|
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(20分)如图所示,
de
和
fg
是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨,导轨间距离为
L
,电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为
E
,内阻为
r
的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒
ab
水平放置于导轨下端
e
、
g
处,并与导轨始终接触良好。导体棒与金属导轨、电源、开关构成闭合回路,整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直,磁场的磁感应强度为
B
,方向垂直于纸面向外。已知接通开关
S
后,导体棒
ab
由静止开始向上加速运动,求:
(1)导体棒
ab
刚开始向上运动时的加速度以及导体棒
ab
所能达到的最大速度;
(2)导体棒
ab
达到最大速度后电源的输出功率;
(3)分析导体棒
ab
达到最大速度后的一段时间△
t
内,整个回路中能量是怎样转化的?并证明能量守恒
题型:不详
难度:
|
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(18分)洛伦兹力演示仪是由励磁线圈(也叫亥姆霍兹线圈)、洛伦兹力管和电源控制部分组成的。励磁线圈是一对彼此平行的共轴串联的圆形线圈,它能够在两线圈之间产生匀强磁场。洛伦兹力管的圆球形玻璃泡内有电子枪,能够连续发射出电子,电子在玻璃泡内运动时,可以显示出电子运动的径迹。其结构如图所示。
(1)给励磁线圈通电,电子枪垂直磁场方向向左发射电子,恰好形成如“结构示意图”所示的圆形径迹,则励磁线圈中的电流方向是顺时针方向还是逆时针方向?
(2)两个励磁线圈中每一线圈为
N =
140匝,半径为
R
=" 140" mm,两线圈内的电流方向一致,大小相同为
I
= 1.00A,线圈之间距离正好等于圆形线圈的半径,在玻璃泡的区域内产生的磁场为匀强磁场,其磁感应强度
(特斯拉)。灯丝发出的电子经过加速电压为
U
=125V的电场加速后,垂直磁场方向进入匀强磁场区域,通过标尺测得圆形径迹的直径为
D
= 80.0mm,请估算电子的比荷
。(答案保留2位有效数字)
(3)为了使电子流的圆形径迹的半径增大,可以采取哪些办法?
题型:不详
难度:
|
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如图所示,一矩形金属框架与水平面成
=37°角,宽
L
=0.4m,上、下两端各有一个电阻
R
0
=2Ω,框架的其他部分电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场,磁感应强度
B
=1.0T.
ab
为金属杆,与框架良好接触,其质量m=0.1Kg,杆电阻
r
=1.0Ω,杆与框架的动摩擦因数μ=0.5.杆由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,上端电阻
R
0
产生的热量
Q
0
="0." 5J.(
sin
37°=0.6,
cos
37°=0.8)求:
(1)流过
R
0
的最大电流;
(2)从开始到速度最大的过程中
ab
杆沿斜面下滑的距离;
(3)在时间1s内通过杆
ab
横截面积的最大电量.
题型:不详
难度:
|
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(16分)如图所示,固定于水平桌面上足够长的两光滑平行导轨
PQ
、
MN
,导轨的电阻不计,间距为
d
= 0.5m,
P
、
M
两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度
B
= 0.2T的匀强磁场中.电阻均为
r
= 0.1Ω、质量分别为
m
1
= 0.3kg和
m
2
= 0.5kg的两金属棒
ab
、
cd
平行的搁在导轨上,现固定棒
ab
,让
cd
在水平恒力
F
= 0.8N的作用下,由静止开始做加速运动,试求:
(1)
cd
棒两端哪端电势高;
(2)当电压表的读数为
U
= 0.2V时,
cd
棒受到的安培力多大;
(3)棒
cd
能达到的最大速度
v
m
.
题型:不详
难度:
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