组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 电磁感应 > 电磁感应中的能量转化 > 导体棒在导轨上运动问题 > 电磁感应中的动量、能量问题 > 导体棒在不受拉力时运动的位移与速度的关系
题型:解答题 难度:0.15 引用次数:2070 题号:12977276
两光滑导轨平行放置,间距为L,在导轨上有O两点,连线与轨道垂直。将导轨分为左右两部分,左边的轨道由绝缘材料做成,右边轨道由导电材料做成,不计导轨的电阻。左边有宽度为d的等间距交替出现的方向竖直向上或竖直向下的磁场,磁感应强度大小为B。在的右侧有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小也为B。在处放置有质量为2m的金属棒a,离a棒距离为s处放置一质量也为2m的金属棒bab两棒的电阻均为R。现将一质量为m,电阻值也为R,宽为d,长为L的金属线框ABCD,从AB边离距离为4d的左侧以一定的初速度向右运动,在处与a棒发生弹性碰撞后,线框返回且恰好停在出发处。而b棒与障碍物相碰后会以大小不变的速度返回。b棒到达障碍物时的速度已经稳定。
(1)判断线框开始运动时,CD边中电流的方向及CD边受力的方向;
(2)求线框初速度的大小;
(3)求线框中产生的热量;
(4)若b棒在与障碍物相碰后能够与a棒再相遇,求初始ab两棒的距离s的取值范围。

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解答题 | 困难 (0.15)
【推荐1】如图所示,两根相互平行的光滑金属轨道相距为L,其右侧轨道在同一水平面内,其左侧轨道为曲面,与右侧水平轨道平滑连接,电阻均不计。水平轨道上有宽度为、方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。金属棒ab均与轨道垂直放置,与轨道接触的两点间的电阻值均为Rb棒放置在磁场中间位置。a棒质量为mb棒质量为。将a棒从左侧轨道某处静止释放,下滑过程中始终保持水平,当a棒进入磁场时测得流过b棒的电流为I。重力加速度为g
(1)求a棒进入磁场时b棒的加速度;
(2)求a棒在左侧轨道静止释放时距水平轨道的高度h
(3)若a棒滑到磁场中间位置(原b棒位置)时速率为刚进磁场时的,求此时b棒的速率并分析判断b棒是否已经离开磁场。
2023-04-06更新 | 975次组卷
解答题 | 困难 (0.15)
【推荐2】微元思想是中学物理中的重要思想。所谓微元思想,是将研究对象或者物理过程分割成无限多个无限小的部分,先取出其中任意部分进行研究,再从局部到整体综合起来加以考虑的科学思维方法。
(1)如图甲所示,两根平行的金属导轨MNPQ放在水平面上,左端连接阻值为R的电阻。导轨间距为L,电阻不计。导轨处在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度为B。一根质量为m、阻值为r的金属棒放置在水平导轨上。现给金属棒一个瞬时冲量,使其获得一个水平向右的初速度v0后沿导轨运动。设金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨足够长,不计一切摩擦。
a.金属棒的速度为v时受到的安培力是多大?
b.金属棒向右运动的最大距离是多少?
(2)若规定无限远处的电势为零,真空中正点电荷周围某点的电势φ可表示为,其中k为静电力常量,Q为点电荷的电荷量,r为该点到点电荷的距离。如果场源是多个点电荷,电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和。如图乙所示,一个半径为R、电荷量为+Q的均匀带电细圆环固定在真空中,环面水平。一质量为m的带正电小球,从环心O的正上方D点由静止开始下落,小球到达O点时的速度为v。已知DO间的距离为,静电力常量为k,重力加速度为g。则小球所带的电荷量是多少?
2022-03-21更新 | 1608次组卷
解答题 | 困难 (0.15)
名校

【推荐3】如图所示,有形状为“”的光滑平行导轨水平放置,其中宽轨间距为2d,窄轨间距为d,轨道足够长。右侧均为绝缘材料,其余为金属导轨,间接有一电阻阻值为r。金属棒质量为m、长度为2d、电阻阻值为2r,在水平向右、大小为F的恒力作用下,从静止开始加速,离开宽轨前,速度已达最大值。金属棒滑上窄轨瞬间,迅速撤去力F是质量为m、电阻阻值为r、三边长度均为d的“U”形金属框,如图平放在绝缘导轨上。以f点所在处为坐标原点O,沿方向建立坐标轴。整个空间存在竖直向上的磁场,左侧为磁感应强度为B0的匀强磁场,右侧磁感应强度分布规律),其中,金属导轨电阻不计,棒、金属框与导轨始终接触良好。

(1)求棒在宽轨上运动的最大速度及刚滑上窄轨时两端电压
(2)求棒运动至与金属框碰撞前瞬间的速度大小
(3)若棒与金属框碰撞后连接在一起,求金属框静止时f端的位置坐标x

2022-12-15更新 | 3031次组卷
共计 平均难度:一般