如图,两条相距为L的足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内,导轨电阻不计。两同的导体棒ab和cd质量均为m、电阻均为R,静止在导轨上,棒与导轨间的动摩擦因数为μ(认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力),匀强磁场方向垂直导轨平面向下,磁感应强度大小为B。现用方向水平向右、大小为F的恒力拉动ab棒。此过程中cd棒始终静止,两棒与导轨垂直且与导轨保持良好接触,重力加速度为g。
(1)求ab棒开始滑动时的加速度a的大小;
(2)求ab棒稳定运动时的速度v的大小及此时cd棒上的电功率P;
(3)请分析、说明整个过程中,ab棒的能量转化关系。
(1)求ab棒开始滑动时的加速度a的大小;
(2)求ab棒稳定运动时的速度v的大小及此时cd棒上的电功率P;
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更新时间:2022-11-04 21:46:27
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【推荐1】如图所示,两根电阻不计、相距L且足够长的平行光滑导轨与水平面成角,导轨处在磁感应强度B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上,导轨下端连接阻值为R的电阻.现让一质量为m,电阻也为R、与导轨接触良好的水平金属棒ab从静止开始下滑,ab下滑距离s后开始匀速运动,重力加速度为g.求:
①ab棒匀速下滑时速度v的大小;
②ab棒从静止至开始匀速下滑的过程中,ab棒上产生的热量.
①ab棒匀速下滑时速度v的大小;
②ab棒从静止至开始匀速下滑的过程中,ab棒上产生的热量.
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【推荐2】如图所示,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为30°的斜面上,导轨宽度为L,导轨下端接有电阻R,两导轨间存在一方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。轻绳一端平行于斜面系在质量为m的金属棒上,另一端通过定滑轮竖直悬吊质量为m0的小木块。第一次将金属棒从PQ位置由静止释放,发现金属棒沿导轨下滑。第二次去掉轻绳,让金属棒从PQ位置由静止释放。已知两次下滑过程中金属棒始终与导轨接触良好,且在金属棒下滑至底端MN前,都已经达到了平衡状态。导轨和金属棒的电阻都忽略不计,已知=5,(h为PQ位置与MN位置的高度差),其他物理量未知。求:
(1)第一次与第二次运动到MN时的速度大小之比;
(2)金属棒两次运动到MN过程中,电阻R产生的热量之比.
(1)第一次与第二次运动到MN时的速度大小之比;
(2)金属棒两次运动到MN过程中,电阻R产生的热量之比.
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【推荐3】足够长、电阻不计的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置,两根导轨间距l=0.5m,导轨平面与水平面间的夹角为θ=37°,导轨底端连接阻值R=8Ω的电阻。导轨平面内以OC(OC与导轨垂直)为分界线,上方区域分布着垂直斜面向上的磁场。取O点为坐标原点,沿导轨OQ向上为x轴正方向,磁场的磁感应强度大小B随着x变化的关系图像如图乙所示。一根质量m=1kg、电阻r=4Ω的金属棒置于导轨上,与导轨垂直且接触良好。若金属棒在沿导轨向上的外力F作用下以某一初速度从x=0处沿导轨向上运动,运动过程中理想电流表的示数恒为0.5A。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.1,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求金属棒
(1)运动到x=3m处的速度;
(2)从x=0运动到x=3m的过程中,电阻R上产生的热量;
(3)从x=0运动到x=3m的过程中,外力F所做的功。
(1)运动到x=3m处的速度;
(2)从x=0运动到x=3m的过程中,电阻R上产生的热量;
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【推荐1】如图,两根相距L=0.20m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.40Ω的电阻相连.电阻右侧存在沿导轨方向随距离均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.50T/m,金属棒所在处磁场的磁感应强度B0=0.50T.一根质量0.10kg,电阻r=0.10Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.在t=0时刻,棒在水平外力作用下以初速度v1=2m/s沿导轨向右做匀速运动.求
(1)t=0时回路中的电流大小;
(2)t=2s时电阻R上的热功率及外力做功功率;
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【推荐2】如图所示,在水平面上固定两根平行的金属轨道AO和A′O′,其中BC、B′C′部分长度均为L = 9m,粗糙且动摩擦因数为μ = 0.5,其余部分都是光滑。BB′CC′区域存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B0 = 1T;轨道间连接有两个阻值均为R = 1Ω的电阻和一套电压传感器(内阻可视为无穷大)。现有一根金属棒,受水平向右的恒力作用,从AA′处由静止开始运动,通过数字接收器在屏幕上显示的电压如图所示,到电压为2U0时曲线已趋向水平,已知金属棒的电阻也为R = 1Ω,质量为m = 1kg,金属轨道间距为d = 1m,U0 = 2V,轨道电阻不计,求:
(1)金属棒进入磁场B0时的速度v1的大小;
(2)金属棒在经过BB′CC′区域的过程中,通过金属棒的电量q;
(3)金属棒经过BB′CC′区域的时间t;
(4)金属棒在经过BB′CC′区域的过程中,金属棒产生焦耳热Q。
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【推荐3】某同学设计了如图所示的电磁碰撞。匝数N=500匝、截面积S=4×10²m、总电阻r=1的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀变化的匀强磁场B1。线圈通过电子开关s连接两根相互平行固定在水平面上的导轨 、导轨间距L=1m,其左端长为L1的金属导轨区间有竖直向下的匀强磁场B2=1.0 T,中间长为L,由绝缘物质构成的导轨将左右隔开,且区间没有磁场分布。右侧长为L的粗糙金属导轨之间存在竖直向上的匀强磁场B3=1.0T,导轨右端PQ之间连接一个R3=0.1的电阻。一根质量m1=lkg,电阻R1=1的金属棒ab放置在导轨左侧,闭合开关s后,在安培力的作用下,从静止开始向右作加速运动,最终以速度v0=10m/s向右作匀速直线运动,此后金属棒ab与质量m₂=9kg,电阻R2=1Ω的静止在L2区域的金属棒cd在绝缘物质构成的导轨处发生完全非弹性碰撞,碰后粘住一起向右运动进入右侧匀强磁场B3,区域且运动t=3s后停止运动。金属棒与导轨接触良好,其他电阻忽略不计,已知L1、L2、L3,长度足够,两金属棒与L3部分动摩擦系数μ=0.02,不计其他摩擦。求:
(1)试判定磁场B,增加还是减小并求出变化率k;
(2)金属棒ab向右运动的过程中,加速度的最大值;
(3)碰撞后,两根金属棒向右运动的过程中,通过R3的电荷量和R3上产生的焦耳热。
(1)试判定磁场B,增加还是减小并求出变化率k;
(2)金属棒ab向右运动的过程中,加速度的最大值;
(3)碰撞后,两根金属棒向右运动的过程中,通过R3的电荷量和R3上产生的焦耳热。
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