组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 电磁感应 > 法拉第电磁感应定律的应用 > 单杆模型 > 作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:998 题号:15182694
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PQMN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。PQMN、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

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【推荐1】如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MNPQ间距为d=1m,水平放置,ab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ab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
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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MN处分别与距离为2r、足够长的平行光滑金属导轨MENF相接,金属环最高点A处断开不接触.金属导轨MENF的最远端EF之间接有电阻为R的小灯泡LMN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。
2020-02-14更新 | 384次组卷
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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CDEFGOHCDFG,∠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, ABOH。金属导轨的CDFG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rOAB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。

2016-12-08更新 | 1267次组卷
共计 平均难度:一般