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 > 导体棒进出磁场区域的加速度变化
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:5731 题号:16291174
光滑的水平长直轨道放在匀强磁场中,轨道宽,一导体棒长也为,质量,电阻静止在导轨上,它与导轨接触良好。当开关与a接通时,电源可提供恒定的电流,电流方向可根据需要进行改变,开关与b接通时,电阻,若开关的切换与电流的换向均可在瞬间完成,求:
①当棒中电流由M流向N时,棒的加速度的大小和方向是怎样的;
②当开关始终接a,要想在最短时间内使棒向左移动而静止,则棒的最大速度是多少;
③要想棒在最短时间内向左移动而静止,则棒中产生的焦耳热是多少。
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【推荐1】如图所示,MNPQ两条足够长平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定,导轨间距L=0.5m,MP接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度B=2.0T。质量为m=0.5kg的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的阻值为r=1.0Ω。现从静止释放杆ab,已知重力加速度g取10m/s2,轨道足够长且电阻不计,忽略空气阻力。
(1)当滑动变阻器R调整到4Ω时,求导体棒下滑的最大速度;
(2)当滑动变阻器R调整到9Ω时,金属杆自静止下滑s=250m时已经开始匀速下滑,求下滑250m所用时间t
2020-09-14更新 | 329次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
【推荐2】如图所示,两根倾角为、间距为的足够长的光滑金属导轨,导轨下端连接一个电阻。导轨所在空间有垂直于两导轨平面、方向斜向上的匀强磁场。在导轨下端与导轨垂直放置一个质量为m的导体棒。取导轨下端为坐标原点、沿导轨斜向上建立坐标轴。从0时刻起,导体棒在沿轴正方向的外力作用下由静止开始沿导轨向上运动,拉动过程速度与位移满足(由此可导出),其中为已知常数。导体棒运动至处时,电阻的电功率为。此时撤去外力,导体棒继续运动至某时刻后做匀速运动。运动过程中导体棒始终与导轨垂直,不计其他电阻。求:
(1)磁场磁感应强度的大小;
(2)外力撤去之前,外力的关系式;
(3)在导体棒的全部运动过程中,电阻上产生的焦耳热。
2020-03-06更新 | 229次组卷
解答题 | 适中 (0.65)
【推荐3】如图所示,为质量的“U”形导轨(电阻不计),放在光滑绝缘的、倾角为的固定斜面上,绝缘光滑的立柱垂直于斜面固定,质量的金属棒PQ平行于边压在导轨和立柱上,导轨和金属棒都处于匀强磁场中,磁场以OO′为界,OO′上方的磁场方向垂直于斜面向上,下方的磁场方向沿斜面向下,磁感应强度大小都为。导轨的段长,棒单位长度的电阻为,金属棒与“U”导轨始终接触良好且两者间的动摩擦因数,设导轨和斜面都足够长(设导轨段在运动过程中不会运动到处),将导轨无初速释放,(取,图中的OO′、彼此平行且处在水平方向),求:
(1)导轨运动的最大加速度;
(2)导轨运动的最大速度。
2018-03-14更新 | 176次组卷
共计 平均难度:一般