距离为
的两根轨道
、
平行放置,
、
与水平面的夹角为
,
、
为两段光滑绝缘圆弧轨道(长度可忽略),除
、
两段外其余部分均为金属,电阻可忽略不计
、
均光滑、足够长且二者在同一水平面上,轨道的
端接一个电阻
,阻值大小为
,
端接一个电阻恒为
的小灯泡,
所在平面内的磁场方向垂直于平面向下,磁感应强度的大小为
,
右侧的水平内的磁场方向竖直向上,磁感应强度的大小为
。长为
、质量为
、电阻为
的导体棒
从靠近
端的位置由静止开始沿轨道下滑,运动到斜面中点处时恰好稳定运动。导体棒刚进入水平磁场时灯泡正常发光。
棒的初始位置离水平面的高度为
,导体棒与倾斜轨道间的动摩擦因数为
,重力加速度为
,导体棒在运动过程中始终与轨道垂直且接触良好。求:
(1)导体棒运动至斜面中点处时流过
的电流大小;
(2)导体棒从静止至运动到斜面底端过程中回路中产生的焦耳热;
(3)小灯泡的额定功率及导体棒
水平磁场中运动的距离。
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(1)导体棒运动至斜面中点处时流过
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/be9b4a83b9aebebf29de0c4406ebf894.png)
(2)导体棒从静止至运动到斜面底端过程中回路中产生的焦耳热;
(3)小灯泡的额定功率及导体棒
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dad2a36927223bd70f426ba06aea4b45.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/5/17/2723122801647616/2724964319100928/STEM/2264e1bf-1f57-4665-96e8-e9df1b0f264b.png?resizew=309)
更新时间:2021-05-20 08:57:00
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨,间距为L,导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFGH矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在
时刻,两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场,速度大小均为
;
时刻,流经a棒的电流为0,此时b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b的质量分别为2m和m,电阻分别为R和2R。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,a、b棒没有相碰,求:
(1)
时刻a棒加速度大小;
(2)
时间内,a棒产生的焦耳热。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/719a627af6b0de19823983b65637cd92.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b3b1e1e25b1b8633d360f0922605ff2a.png)
(1)
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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,一足够长的水平光滑金属导轨
、
,间距
,电阻不计,导轨左端接一电阻
,虚线
左侧
区域的宽度
,存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度随时间变化为
。虚线
右侧
区域内磁场方向竖直向上,磁感应强度
。竖直线
与
的右侧空间存在水平向右的匀强磁场,磁感应强度
。垂直导轨放置一导体棒cd,棒长也为
,质量
,电阻忽略不计,两边与水平导轨相接触。
时刻闭合
,cd在安培力的作用下开始运动,金属棒在离开水平导轨前已经达到稳定状态,且金属棒离开导轨后,磁场
保持不变,并在离开导轨后通过轻质导线把
和
、
和
端点相连(轻质导线不会影响棒的运动),棒运动过程中不发生旋转,最后落在水平地面上,落地时与
的水平距离为
,竖直距离为
。求:
(1)开关
闭合时,导体棒cd两端电压;
(2)导体棒
离开水平导轨时的速度;
(3)导体棒在磁场
中运动时,电阻
上产生的热量。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ccc94f2ea411c691d91a4fc6665c24ce.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b974c96430d008f93e1698c6d71a604.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54a5d7d3b6b63fe5c24c3907b7a8eaa3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bbe9a0dc4298b1f283d0f728a231a375.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/01f8039a874d818f0067ad4dc93bdd33.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/167e6e41ac221847824a72e964f340f1.png)
(1)开关
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b974c96430d008f93e1698c6d71a604.png)
(2)导体棒
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3d6c5ec685e8420a8672cefa43e45869.png)
(3)导体棒在磁场
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2857fac4963b129d99e79dcb3e13d295.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4aa0df7f1e45f9de29e802c7f19a4f64.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/29/2624520631001088/2628191006302208/STEM/6609b28d-4c13-4c87-80b8-e548bae07d80.png?resizew=509)
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(0.4)
【推荐3】如图所示,间距L=1m的足够长的光滑平行金属导轨(电阻不计)与水平面成θ=30°角放置,导轨上端连有阻值R=2Ω的电阻和理想电流表,磁感应强度为B=1T的匀强磁场垂直导轨平面。现有质量m=1kg、长度略大于L的金属棒,以初速度v0=10m/s从导轨上某一位置PP′开始沿导轨向上滑行,金属棒垂直导轨且与导轨接触良好,金属棒在导轨间的电阻r=2Ω,与此同时对金属棒施加一个平行于导轨平面向上且垂直于棒的外力F,以保证金属棒匀减速上滑,已知棒向上运动的过程中,电阻R上的电压均匀变化(每1s内变化2V),g取10m/s2。求:
(1)电流表读数的最大值
(2)棒的加速度和外力F的最大值;
(3)棒向上运动的最大距离和该过程中电阻R上通过的电量。
(1)电流表读数的最大值
(2)棒的加速度和外力F的最大值;
(3)棒向上运动的最大距离和该过程中电阻R上通过的电量。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/4/24/2448218556030976/2448868424294400/STEM/ab16b6fb-5213-4cd2-8919-a083deaacd49.png?resizew=185)
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,两条光滑的绝缘导轨,导轨的水平部分足够长并与倾斜部分平滑连接,两导轨间距L=10cm,导轨的倾斜部分气水平面成=53°,其中有一段匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直于斜面向上,磁感应强度B=1T,磁场下边界离水平轨道的高度h=0.8m.水平部分导轨间'有竖直方向等距离间隔也为L的匀强磁场
和
,
和
的方向相反,大小相等,即
.现有一质量m=0.01kg、电阻R=0.5Ω、边长也为L的正方形金属框,由倾斜导轨上某高度处静止释放,金属框离开磁场abcd时恰好做匀速运动,此后金属框在水平导轨上滑行一段时间后进入水平磁场区域,最终线框静止.重力加速度
,感应电流的磁场可以忽略不计,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/2/3/4654680b-8953-4fb5-8390-7ff52bd268b0.png?resizew=331)
(l)金属框离开磁场abcd时的速度;
(2)在水平导轨上运动过程中金属框内产生的电热;
(3)若金属框恰能通过n个完整磁场区域,试写出n与高度h的关系式.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9cb0055dfee698cb8b33bc2335fad8e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d0f9b1bb94c172fee938d7c1a4518073.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/2/3/4654680b-8953-4fb5-8390-7ff52bd268b0.png?resizew=331)
(l)金属框离开磁场abcd时的速度;
(2)在水平导轨上运动过程中金属框内产生的电热;
(3)若金属框恰能通过n个完整磁场区域,试写出n与高度h的关系式.
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(0.4)
【推荐2】如图所示,水平面上固定着两个平行金属导轨,导轨间距为L,在导轨区域有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B。光滑平行导轨P,M处通过绝缘材料连接,P、M左侧部分导轨光滑,右侧部分导轨粗糙,不计导体棒经过绝缘漆时的能量损失。现将导轨左端与电容为C的电容器连接,将导轨右端与一个阻值为R的定值电阻连接。一根质量为m的导体棒静置于导轨左侧靠近电容器处,某时刻起对导体棒施加一个向右的恒力,使导体棒向右做匀加速直线运动,加速度大小为a,当导体棒运动位移s时刚好到达绝缘材料处,此时撤去恒力,此后导体棒在导轨上再滑行时间t停止,导体棒与导轨间的动摩擦因数为
。不计导体棒和导轨电阻,起初电容器不带电,重力加速度为g,求:
(1)对导体棒施加的恒力F;
(2)定值电阻上产生的焦耳热。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1100379a4385b9ce064847bc21760adc.png)
(1)对导体棒施加的恒力F;
(2)定值电阻上产生的焦耳热。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/6/d936aabb-c693-49b3-b090-dc324a45f39b.png?resizew=250)
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较难
(0.4)
【推荐3】如图甲所示。在同一水平面上,两条足够长的平行金属导轨MNPQ间距为
,右端接有电阻
,导轨EF连线左侧光滑且绝缘.右侧导轨粗糙,EFGH区域内有垂直导轨平面磁感应强度
的矩形匀强磁场;一根轻质弹簧水平放置,左端固定在K点,右端与质量为
的金属棒a接触但不栓接,且与导轨间的动摩擦因数
,弹簧自由伸长时a棒刚好在EF处,金属棒a垂直导轨放置,现使金属棒a在外力作用下缓慢地由EF向左压缩至AB处锁定,压缩量为
。此时在EF处放上垂直于导轨质量
电阻
的静止金属棒b。接着释放金属棒a,两金属棒在EF处碰撞,a弹回并压缩弹簧至CD处时速度刚好为零且被锁定,此时压缩量为
,b棒向右运动,经过
从右边界GH离开磁场,金属棒b在磁场运动过程中流经电阻R的电量
。设棒的运动都垂直于导轨,棒的大小不计,已知弹簧的弹力与形变量的关系图像(如图乙)与x轴所围面积为弹簧具有的弹性势能。求:
(1)金属棒a碰撞金属棒b前瞬间的速度![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f58888df91890a19a1aa7511d19703f.png)
(2)金属棒b离开磁场时的速度![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/814f55724f7ee57bd395eb3b95393c68.png)
(3)整个过程中电阻R上产生的热量![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd8a1325c3b07b2c256e471823328a82.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/75f350ab97d56bd8476819024c64af1d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f76a0d452bb745e2565d19d7811aaafb.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/096b6401184a34e754b069b9dafe3bab.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/046088b2c52eab1e3ce47d662866cea6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/35153b84f2bcf165d5b1f9affb3bc6fc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2652a587c64bd12b30991c330ddf9add.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e53f78620cb22dbc4089098e2178dae.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/65cdebacb63c2c83328f88e3a0f67b6e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/449e5e92edc08bec39879262a80d43a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a526e41d7dfda43407ba04ca7135c831.png)
(1)金属棒a碰撞金属棒b前瞬间的速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f58888df91890a19a1aa7511d19703f.png)
(2)金属棒b离开磁场时的速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/814f55724f7ee57bd395eb3b95393c68.png)
(3)整个过程中电阻R上产生的热量
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd8a1325c3b07b2c256e471823328a82.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/3/8d38e128-feea-4398-b997-eb64d0ed385f.png?resizew=423)
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