如图,一倾角为θ的光滑固定斜面的顶端放有质量M=0.05kg的U型导体框,导体框的电阻忽略不计;一电阻为R=1Ω、质量m=0.2kg的金属棒PQ的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路PQMN;MN长度L=0.5m。初始时PQ与MN相距一定距离,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,导体框下滑x0= m后恰好匀速进入一方向垂直于斜面向上的匀强磁场区域,直至离开磁场区域。PQ、MN、磁场边界(图中虚线)都与斜面底边平行,当导体框的MN边离开磁场的瞬间,金属棒PQ正好进入磁场,并一直匀速运动直到离开磁场。已知金属棒与导体框之间始终接触良好,金属棒与导体框之间的动摩擦因数μ=0.125,磁感应强度大小B=1T。重力加速度大小取g=10m/s2,sinθ=0.6.求
(1)导体框的边MN刚要进入磁场时的速度大小;
(2)磁场的宽度d;
(3)金属棒和导线框由静止开始下滑到二者速度相等的过程中,因摩擦产生的热量Q。
(1)导体框的边MN刚要进入磁场时的速度大小;
(2)磁场的宽度d;
(3)金属棒和导线框由静止开始下滑到二者速度相等的过程中,因摩擦产生的热量Q。
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更新时间:2022/02/27 10:46:47
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【推荐1】如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为d=1m,水平放置,a、b为两根完全相同的金属棒与轨道垂直放置,并可沿轨道运动,运动过程中始终与轨道垂直。金属棒质量为m=1kg,接入电路部分的电阻为R=0.2Ω。现将a固定,b的左侧通过绝缘细线与a相连,右边用绝缘细线通过轻质定滑轮与吊在空中的质量为m=1kg的重物相连,系统处于静止状态。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。不计一切阻力,除金属棒以外其余电阻均不计,重力加速度为g=10m/s2。(1)若a、b与导轨恰好构成一个正方形,匀强磁场的磁感应强度随时间的变化关系为B=2t(T),求:从t=0时刻开始计时,经多长时间后金属棒b左侧的绝缘细绳拉力恰好为0;
(2)若在b的左侧绝缘细线拉力恰好为0时,保持磁感应强度不变并同时剪断左侧细线,金属棒b从静止开始向右运动,发现当重物下落高度h=1m时,金属棒的速度达到了最大值。求:金属棒b的最大速度vm及金属棒b从静止开始到最大速度所需的时间t;
(3)若在金属棒b达到最大速度的瞬间释放金属棒a,求回路中电功率的最小值Pmin。
(2)若在b的左侧绝缘细线拉力恰好为0时,保持磁感应强度不变并同时剪断左侧细线,金属棒b从静止开始向右运动,发现当重物下落高度h=1m时,金属棒的速度达到了最大值。求:金属棒b的最大速度vm及金属棒b从静止开始到最大速度所需的时间t;
(3)若在金属棒b达到最大速度的瞬间释放金属棒a,求回路中电功率的最小值Pmin。
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【推荐2】如图所示,竖直平面内有两个半径为r、光滑的圆弧形金属环,在M、N处分别与距离为2r、足够长的平行光滑金属导轨ME、NF相接,金属环最高点A处断开不接触.金属导轨ME、NF的最远端EF之间接有电阻为R的小灯泡L在MN上方及CD下方有垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为B,磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离为h.现有质量为m的导体棒ab,从金属环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与金属环及轨道接触良好。已知导体棒下落时向下的加速度为a。导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡亮度始终不变.重力加速度为g。导体棒、轨道、金属环的电阻均不计。求:
(1)导体棒从A处下落时的速度的大小;
(2)导体棒下落到MN处时的速度的大小;
(3)将磁场Ⅱ的CD边界下移一段距离,分析导体棒进入磁场Ⅱ后小灯泡的亮度变化情况,并说明原因。
(1)导体棒从A处下落时的速度的大小;
(2)导体棒下落到MN处时的速度的大小;
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【推荐3】如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,OH∥CD∥FG,∠DEF=60°,。一根质量为m的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端开始运动,滑上导轨并到达斜面顶端, AB⊥OH。金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r,O是AB棒的中点,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。求:
(1)导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小;
(2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;
(3)将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功。
(1)导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大小;
(2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;
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【推荐1】如图甲所示,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,磁感应强度恒为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B1的大小随时间t变化的规律如图乙所示.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在位于区域工内的导轨上也由静止释放.在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF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=tx时刻(tx未知)ab棒恰好进入区域Ⅱ,重力加速度为g.求:
(1)试判断通过cd棒的电流方向和区域工内磁场的方向;
(2)当金属棒ab在区域Ⅱ内运动时,金属棒cd消耗的电功率P;
(3)ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ下边界的距离;
(4)为了求得ab棒开始下滑至EF的过程中,回路中产生总的热量Q,某同学先求出ab棒 的质量、到达EF处的速度,并利用(3)问中的距离,然后用总热量Q等于机械能的减小量进行求解.若这位同学的方法正确,请用他的方法求出总热量Q;若他的方法不正确,请用你的方法求出总热量Q.
(1)试判断通过cd棒的电流方向和区域工内磁场的方向;
(2)当金属棒ab在区域Ⅱ内运动时,金属棒cd消耗的电功率P;
(3)ab棒开始下滑的位置离区域Ⅱ下边界的距离;
(4)为了求得ab棒开始下滑至EF的过程中,回路中产生总的热量Q,某同学先求出ab棒 的质量、到达EF处的速度,并利用(3)问中的距离,然后用总热量Q等于机械能的减小量进行求解.若这位同学的方法正确,请用他的方法求出总热量Q;若他的方法不正确,请用你的方法求出总热量Q.
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【推荐2】如图所示, 水平光滑导轨足够长,导轨间距为L,导轨间分布有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度为B,导轨左端接有阻值为R的电阻,电阻两端接一理想电压表。一金属棒垂直放在导轨上,其在轨间部分的电阻为R。 现用一物块通过跨过定滑轮的轻绳从静止开始水平牵引金属棒,开始时,物块距地面的高度为h,物块即将落地前的一小段时间内电压表的示数稳定为U。已知物块与金属棒的质量相等,不计导轨电阻和滑轮质量与摩擦,导轨始终与金属棒垂直且紧密接触,重力加速度为g。求∶
(1)金属棒的最大速度v及物块的质量m;
(2)棒从静止开始到物块刚要落地的过程中,电阻R上产生的热量Q。
(1)金属棒的最大速度v及物块的质量m;
(2)棒从静止开始到物块刚要落地的过程中,电阻R上产生的热量Q。
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【推荐3】间距为的两平行光滑金属导轨与水平面成角放置,导轨上端接有阻值的定值电阻,下端接有电容的电容器,整个装置处于磁感应强度大小、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中(未画出),导轨上等高的O、两处用绝缘材料将导轨分成了上、下两部分,连接处平滑。质量、电阻、长度为L的金属棒PQ和质量、电阻不计、长度为L的金属棒MN分别放在两侧。现将金属棒PQ在距离虚线为x4m处由静止释放,同时金属棒MN在恒力F的作用下由静止开始沿斜面向上运动,两金属棒恰好在虚线处发生弹性碰撞,碰撞前瞬间撤去恒力F。已知碰前瞬间金属棒PQ的速度大小为4.5m/s,碰后速度大小为7.2m/s,方向沿斜面向上,重力加速度,导轨电阻不计。求:(1)金属棒PQ从释放到与金属棒MN碰撞前,通过电阻R的电荷量q;
(2)金属棒PQ从释放到与金属棒MN碰撞前,电阻R上产生的热量;
(3)恒力F的大小。
(2)金属棒PQ从释放到与金属棒MN碰撞前,电阻R上产生的热量;
(3)恒力F的大小。
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