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 > 双杆在等宽导轨上运动问题
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:663 题号:18128360
如图甲所示,倾角、足够长的粗糙绝缘斜面固定在水平面上,斜面内分布着垂直斜面向上的有界匀强磁场,边界之间为区域Ⅰ,下方为区域Ⅱ,磁场大小随时间变化关系如图乙所示。U型导体框上端D为某种自动开关(初始时处于闭合状态),光滑金属棒ab置于图示导体框上,各边界、金属棒、与斜面底边平行,导体框、金属棒始终接触良好,间距足够大。时,由静止释放导体框和金属棒ab,此后a进入并开始匀速运动,当a离开时,b恰好进入并开始匀速运动。b时刻匀速通过时,开关D断开(忽略时刻磁场区域的突变对杆运动的影响),此时导体框速度与a进入的速度相等。已知:金属棒ab和导体框(含D)的质量分别为m,金属棒ab的电阻均为R(其余电阻不计),导体框间距和金属棒的长度都为L,重力加速度gB均已知,未知。求:
(1)金属棒ab先后在磁场Ⅰ中匀速的速度大小;
(2)磁场区域Ⅰ的宽度以及导体框与斜面的摩擦因数;
(3)在以后,定量计算并判断金属棒ab是否会发生碰撞。

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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】如图所示,NQMP是两条平行且倾角θ=30°的光滑金属轨道,在两条轨道下面在PQ处接着QTPS两条平行光滑的金属轨道,轨道足够长,其电阻忽略不计.金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直且接触良好.金属棒ab,cd的质量均为m,长度均为L.连金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道构成闭合回路,金属棒ab的电阻为2R,cd的电阻为R.磁场方向均垂直于导轨向上(不考虑PQ交界处的边界效应,可认为磁场在PQ处立即变为竖直向上),磁感应强度大小为B.若先保持金属棒cd不动,ab在沿导轨向下的力F作用下,开始以加速度a沿倾斜轨道向下做匀加速直线运动.经过t0时刻,ab棒恰好到PQ位置,此时撤去力F,同时释放cd金属棒,求:

(1)ab棒匀加速过程中,外力F随时间t变化的函数关系;
(2)两金属棒撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,金属棒cd产生的热量Q;
(3)两金属棒撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,通过金属棒cd产生的电荷量q;
2018-05-22更新 | 640次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐2】相距L=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1.0kg的金属棒ab和质量为m2=0.27kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图(a)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同,ab棒光滑,cd棒与导轨间动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为R=1.8Ω,导轨电阻不计,ab棒在方向竖直向上,大小按图(b)所示规律变化的外力F作用下,从静止开始,沿导轨匀加速运动,同时cd棒也由静止释放,取重力加速度g=10m/s2

(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度大小;
(2)已知在2s内外力F做功40J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;
(3)判断cd棒将做怎样的运动,求出cd棒达到最大速度所需的时间t0,并在图(c)中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间变化的图像。
2016-12-08更新 | 1310次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐3】如图所示,两根平行的金属导轨MN、PQ,其中左边PO、MQ'是倾角为的斜轨,右边放在水平面上,导轨间距为,电阻不计.水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为、水平导轨光滑,a棒与斜轨间动摩擦因数为,导体棒a与b的质量均为,电阻值分别为.b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在斜轨上距水平面高度处由静止释放.运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为.求:
(1)a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;
(2)最终稳定时两棒的速度大小;
(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,b棒上产生的内能.
2019-08-25更新 | 516次组卷
共计 平均难度:一般