如图所示,两足够长且不计电阻的光滑平行导轨固定在水平地面上,间距,导轨区域有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为,两根金属棒甲和乙垂直放在导轨上且始终与导轨保持良好接触。已知金属棒甲和乙质量分别是、,有效电阻分别是、。金属棒乙被一根不可伸长的结实细线牵住。时刻给金属棒甲一个向右的、大小为的初速度,让金属棒甲运动起来。求:
(1)时刻金属棒甲两端的电压;
(2)金属棒甲运动过程中的速度v与位移x的关系式;
(3)当金属棒甲速度为时剪断细线,剪断细线后乙棒中产生的焦耳热。
(1)时刻金属棒甲两端的电压;
(2)金属棒甲运动过程中的速度v与位移x的关系式;
(3)当金属棒甲速度为时剪断细线,剪断细线后乙棒中产生的焦耳热。
更新时间:2023-03-04 10:20:37
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【推荐1】如图在离地高为H的平台上固定着一个带有电动势为E、内阻为r的金属导轨ABB1A1,AB与A1B1间距为L,BB1在平台边缘,平台的右边地面上固定着两段宽度不同的平行金属导轨,CDE与C1D1E1间距为L,FG与F1G1间距为.EF和E1F1是相同材料的金属导轨且良好连接,CD、C1D1部分与水平面成37°的夹角,CC1两端口离地高度为,两根完全相同的金属棒a、b垂直导轨分别静放于端点BB1上面和水平导轨FGG1F1上面,金属棒的质量为m、电阻为R,导轨AA1BB1和DEFGG1F1E1D1中有竖直向上的匀强磁场B,开关闭合后,金属棒a在安培力的作用下水平抛出,随后无碰撞地恰好落在CC1端口,沿着导轨CDD1C1下滑,滑动过程中a、b始终垂直导轨,所有导轨均是光滑的且电阻不计,不计空气阻力,已知重力加速度为g.求:
(1)不计导体棒在拐弯DD1处的能量损失,求金属棒a刚滑入水平导轨DEE1D1时受到的安培力大小;
(2)电源在此过程中做了多少功?
(3)假设金属棒a进入FGG1F1之前已做匀速运动,求金属棒a进入FGG1F1时金属棒b的速度及在金属棒b上产生的热量;
(4)设FG和F1G1两导轨足够长,求金属棒a的最终速度及从金属棒a开始进入FGG1F1导轨到最终稳定过程中产生的热量.
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【推荐2】如图,平行粗糙导轨固定在绝缘水平桌面上,间距L=0.2m,导轨左端接有R=1Ω的电阻,质量为m=0.1kg的粗糙导体棒ab静置于导轨上,导体棒及导轨的电阻忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨向下。现外力F作用在导体棒ab上使之一开始做匀加速运动,且外力F随时间变化关系如图所示,重力加速度g=10m/s2,试求解以下问题:
(1)前10s导体棒ab的加速度大小;
(2)若整个过程中通过R的电荷量为65C,则导体棒ab运动的总时间是多少。
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【推荐3】如图所示,两根固定在水平面上的光滑平行金属导轨MN和PQ,一端接有阻值为R的电阻,处于方向竖直向下的匀强磁场中。在导轨上垂直导轨放置质量为m的金属直杆,金属杆的电阻为r,金属杆与导轨接触良好,导轨足够长且电阻不计。金属杆在垂直于杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时,电阻R上的消耗的电功率为P,从某一时刻开始撤去水平恒力F。求撤去水平力后:
(1)当电阻R上消耗的功率为时,金属杆的加速度大小和方向;
(2)求撤去F后直至金属杆静止的整个过程中电阻R上产生的焦耳热。
(1)当电阻R上消耗的功率为时,金属杆的加速度大小和方向;
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【推荐1】图所示,将两根质量均为m=2 kg的金属棒a、b分别垂直地放在水平导轨MNM′N′和PQP′Q′上,左右两部分导轨间距之比为1∶2,左右两部分导轨间有磁感应强度大小相等但方向相反的匀强磁场,两棒电阻与棒长成正比,不计导轨电阻,金属棒b开始时位于图中M′P′位置,金属棒a在NQ位置。金属棒b用绝缘细线绕过光滑定滑轮和一物块c相连,c的质量mc=2 kg,c开始时距地面的高度h=4.8 m。物块c由静止开始下落,触地后不反弹,物块c触地时两棒速率之比va∶vb=1∶2,物块c下落过程中b棒上产生的焦耳热为10 J,设导轨足够长且两棒始终在不同的磁场中运动,g=10 m/s2,整个过程中导轨和金属棒接触良好,且导轨光滑。求:
(1)物块c触地时,两棒的速度大小va和vb;
(2)从物块c触地后开始,到两棒匀速运动过程中系统产生的热量。
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【推荐2】如图甲所示,两根电阻不计的光滑平行金属导轨PQF、MNE相距L=0.8m,轨道的PQ和MN段为圆弧轨道,分别与固定在水平面上的QF段和NE段平滑连接,轨道右端足够长。金属杆ab和cd锁定在图示位置,此时杆ab距离水平轨道的竖直高度为h=0.8m,杆cd到圆弧轨道末端的距离为x=2.5m,杆ab和cd与两金属导轨垂直且接触良好,已知杆ab、cd的质量均为m=0.4kg、电阻均为R=0.4Ω,金属导轨的水平部分处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,取重力加速度g=10m/s2。
(1)求0~2s内通过杆ab感应电流的大小和方向;
(2)t=2s时刻自由释放杆ab,保持杆cd处于锁定状态,待杆ab进入磁场运动x1=lm时,立即解除杆cd锁定,求t=2s后杆cd中产生的焦耳热。
(1)求0~2s内通过杆ab感应电流的大小和方向;
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【推荐3】如图甲所示,光滑的金属导轨和平行,间距,与水平面之间的夹角,匀强磁场磁感应强度,方向垂直于导轨平面向上,间接有阻值的电阻,质量,电阻的金属棒垂直导轨放置,现用和导轨平行的恒力沿导轨平面向上拉金属杆,使其由静止开始运动,当金属棒上滑的位移时达到稳定状态,对应过程的图像如图乙所示。取,导轨足够长(,)。求:
(1)末金属棒两端的电势差;
(2)恒力的大小;
(3)从金属棒开始运动到刚达到稳定状态,此过程中回路产生的焦耳热;
(4)从金属棒开始运动到刚达到稳定状态过程,通过金属棒横截面的电荷量和所用的时间。
(1)末金属棒两端的电势差;
(2)恒力的大小;
(3)从金属棒开始运动到刚达到稳定状态,此过程中回路产生的焦耳热;
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【推荐1】某校航模兴趣小组设计了一个飞行器减速系统,有摩擦阻力、电磁阻尼、空气阻力系统组成,装置如图所示,匝数N=100匝、面积、电阻r=0.1Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的磁场,其变化率k=1.0T/s。线圈通过电子开关S连接两根相互平行、间距L=0.5m的水平金属导轨,右端连接R=0.2Ω的电阻,其余轨道电阻不计。在导轨间的区域1中存在水平向右、长度为d=8m的匀强磁场,磁感应强度为B2,大小在范围内可调;在区域2中存在长度足够长、大小为0.4T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。飞行器可在轨道间运动,其下方固定有一根长为L=0.5m、电阻也为R=0.2Ω的导体棒AB,与导轨良好接触,飞行器(含导体棒)总质量m=0.5kg。在电子开关闭合的同时,飞行器以的初速度从图示位置开始运动,已知导体棒在区域1中运动时与轨道间的动摩擦因数µ=0.5,其余各处摩擦均不计。
(1)飞行器开始运动时,求AB棒上的电流方向和两端的电压U;
(2)为使导体棒AB能通过磁场区域1,求磁感应强度应满足的条件;
(3)若导体棒进入磁场区域2左边界PQ时,会触发电子开关S断开,同时飞行器会打开减速伞,已知飞行器受到的空气阻力f与运动速度v成正比。即。当取合适值时导体棒在磁场区域2中的位移最大,求此最大位移x。
(1)飞行器开始运动时,求AB棒上的电流方向和两端的电压U;
(2)为使导体棒AB能通过磁场区域1,求磁感应强度应满足的条件;
(3)若导体棒进入磁场区域2左边界PQ时,会触发电子开关S断开,同时飞行器会打开减速伞,已知飞行器受到的空气阻力f与运动速度v成正比。即。当取合适值时导体棒在磁场区域2中的位移最大,求此最大位移x。
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【推荐2】如图甲所示,两条相距的光滑平行金属导轨位于同一竖直面(纸面)内,其上端接一阻值为R的电阻,在两导轨间OO'下方区域内有垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。现使长为l,电阻为r,质量为m的金属棒ab由静止开始自OO'位置释放,向下运动距离d后速度不再变化(棒ab与导轨始终保持良好的接触且下落过程中始终保持水平,忽略空气阻力,导轨电阻不计,重力加速度为g)
(1)求棒ab在向下运动距离d时速度v1的大小及此过程中回路产生的总焦耳热Q;
(2)棒ab从静止释放经过时间t0下降,求此时刻的速度v2大小;
(3)如图乙所示,在OO'上方区域加一面积为S的垂直于纸面向里的匀强磁场B',棒ab由静止开始自OO'上方某一高度处释放,自棒ab运动到OO'位置时开始计时,B'随时间t的变化关系B'=kt,式中k为已知常量;棒ab以速度v0进入OO'下方磁场后立即施加一竖直外力使其保持匀速运动。求在t时刻穿过回路的总磁通量Φ和电阻R的电功率。
(1)求棒ab在向下运动距离d时速度v1的大小及此过程中回路产生的总焦耳热Q;
(2)棒ab从静止释放经过时间t0下降,求此时刻的速度v2大小;
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【推荐3】如图所示,足够长、间距为L的平行光滑金属导轨ab、de构成倾角为θ的斜面,上端接有阻值为R的定值电阻,足够长的平行光滑金属导轨bc、ef处于同一水平面内,倾斜导轨与水平导轨在b、e处平滑连接,且b、e处装有感应开关。倾斜导轨处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,水平导轨处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B。距离b足够远处接有未闭合的开关S,在开关S右侧垂直导轨放置导体棒N,在倾斜导轨上距b、e足够远的位置放置导体棒M,现将导体棒M由静止释放,当导体棒M通过b、e处后瞬间感应开关自动断开。已知导体棒M的质量为m,电阻为R,导体棒N的质量为2m,电阻为2R,两导体棒运动过程中始终与导轨接触良好且与导轨垂直,重力加速度为g,不计导轨电阻及空气阻力。
(1)保持开关S断开,求导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小;
(2)若固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒M在水平导轨上运动的位移;
(3)若不固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒N上产生的焦耳热。
(1)保持开关S断开,求导体棒M通过感应开关前瞬间的速度大小;
(2)若固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒M在水平导轨上运动的位移;
(3)若不固定导体棒N,导体棒M通过感应开关后瞬间闭合开关S,求导体棒N上产生的焦耳热。
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