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 > 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:1168 题号:15503210
如图所示,金属轮和绝缘轮,可绕各自中心金属轴转动,平行且水平放置,金属轮由三根金属辐条和金属环组成,轮的辐条长为4r、电阻为R,连接辐条的金属环的电阻可以忽略,三根辐条互成120°角,在图中120°的扇形区域内存在平行于轴向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,绝缘轮半径的为2r,另一半径为r的绝缘圆盘同轴且固连在一起。一轻细绳的一端固定在边缘上的某点,在上绕足够匝数后,悬挂一质量为m的重物P。当P下落时,通过细绳带动轴转动。转动过程中,保持接触,无相对滑动。轮的轴和金属环通过导线与两平行的足够长的金属导轨连接,导轨倾角为,其上放置一质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒EF,棒与导轨间的动摩擦因数为,轨道间存在沿斜面向下的匀强磁场,磁感应强度大小也为B,不计导线电阻。
(1)当P的速度为v时,求金属棒EF两端的电压;
(2)金属棒EF刚好开始运动记为0时刻,经过时间t重物P下落高度为h,金属棒EF仍在轨道上运动,求此时金属棒EF的速度
(3)为使金属棒EF不脱离轨道,轨道的倾角满足的条件。

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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30º的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4m.导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T.在区域Ⅰ中,将质量m1=0.1kg,电阻R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg,电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,abcd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10m/s2.求:

(1)cd下滑的过程中,cd受力的示意图及ab中电流的方向;     
(2)ab刚要向上滑动时,cd的动量;
(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8m,此过程中ab上产生的热量.
2019-04-02更新 | 962次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
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【推荐2】如图所示,CEGDFH是两条足够长的、水平放置的平行金属导轨,导轨间距为L,在CDFE区域存在垂直于导轨平面向上的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨的右端接有一阻值为R的电阻,左端与光滑弯曲轨道MCND平滑连接。现将一阻值为R,质量为m的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放,导体棒最终恰停在磁场的右边界EF处。金属导轨电阻不计,EF左侧导轨光滑,右侧导轨粗糙,与导体棒间动摩擦因数为μ。建立原点位于磁场左边界CD、方向沿导轨向右的坐标轴x,已知导体棒在有界磁场中运动的速度随位移均匀变化,即满足关系式:v0为导体棒进入有界磁场的初速度。求:
(1)有界磁场区域的宽度d
(2)导体棒运动到加速度a
(3)若导体棒从弯曲轨道上4h高处由静止释放,则导体棒最终的位置坐标x和这一过程中导体棒上产生的焦耳热Q

2020-05-26更新 | 802次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐3】如图甲所示,足够长的平行金属导轨MN和PQ间的距离L=0.5m,导轨与水平面间的夹角为,空间存在方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小B=1.0T的匀强磁场,MP间接有阻值的电阻,质量m=0.4kg、电阻的金属棒ab垂直导轨放置,金属棒与导轨间的动摩擦因数。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属棒ab,使其由静止开始运动,当时,金属棒的速度大小,金属棒向上加速t=5.6s时达到稳定状态,对应的图像如图乙所示,取重力加速度大小g=10m/s2,求:
(1)恒力F的大小;
(2)金属棒运动过程中的最大加速度a
(3)在0~1.5s时间内通过金属棒的电荷量q
(4)在0~5.6s时间内金属棒上产生的焦耳热
      
2023-06-28更新 | 598次组卷
共计 平均难度:一般