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 > 电磁感应中的动量、能量问题 > 计算导轨切割磁感线电路中产生的热量
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:979 题号:18673467
如图所示,足够长的“”形光滑平行导轨MPNQ固定在水平面上,宽轨间距为,窄轨间距为l左侧为金属导轨,右侧为绝缘轨道。一质量为m、阻值为r、三边长度均为l的“U”形金属框,左端紧靠平放在绝缘轨道上(与金属导轨不接触)。左侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场:右侧以O为原点,沿OP方向建立x轴,沿Ox方向存在分布规律为的竖直向上的磁场。两匀质金属棒ab垂直于轨道放置在宽轨段,质量均为m、长度均为、阻值均为。初始时,将b锁定,a在水平向右、大小为F的恒力作用下,从静止开始运动,离开宽轨前已匀速,a滑上窄轨瞬间,撤去力F,同时释放b。当a运动至时,棒a中已无电流(b始终在宽轨),此时撤去b。金属导轨电阻不计,a棒、b棒、金属框与导轨始终接触良好。求:
(1)a棒在宽轨上匀速运动时的速度及刚滑上窄轨时a两端电势差的大小;
(2)从撤去外力F到金属棒a运动至的过程中,a棒产生的焦耳热;
(3)若a棒与金属框碰撞后连接在一起构成回路,求a棒静止时与点的距离。
2023·安徽马鞍山·二模 查看更多[3]

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【推荐1】如图甲所示,间距为L的足够长的光滑、平行金属导轨MNPQ固定在同一水平面上,导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m,电阻为r的金属杆ab垂直跨接在导轨上,整个装置处于磁感应强度B的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。施加外力F(未知量)沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始运动,电阻R两端的电压随时间变化的关系如图乙所示,时刻对应的电压为,已知导体棒在运动中所受到的阻力为其对地速度的k倍,设导体棒运动中始终处于磁场区域内,导轨电阻忽略不计。(提示:可以用图像下的“面积”代表力F的冲量)求:
(1)时刻,金属杆ab的速度;
(2)过程,外力F的冲量I
(3)若磁场有界,开始时金属杆静止于磁场区域,如图丙所示。现使磁场以速度匀速向右移动,则当金属杆达到恒定速度时(此时金属杆ab处于磁场中),外界供给导轨、金属棒系统的功率多大?
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(1)第二次碰撞前通过电阻R的电量及电阻R的发热量;
(2)都停止运动的全过程中棒的位移大小。
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【推荐3】如图所示,匀强磁场垂直于纸面向外且范围足够大,磁感应强度的大小为B = 3T,水平面上固定不计电阻的关于Ox对称的足够长的轨道OABCDOEFGH。其中EFAB且间距为GHCD且间距为OEOAOx轴的夹角均为θ,且θ = 30°。一根粗细均匀的导体棒长度为L、质量为m = 6kg、单位长度的电阻为r = 3Ω,用沿着x轴正方向向右的拉力F作用在导体棒的中点,使其从O点开始沿着Ox轴做匀速直线运动,速度的大小为v0 = 2m/s。3s末撤去拉力,同时断开OEOA的连接,且同时在GHCD导轨的左端上放一根质量为、长度的导体棒,金属棒与导轨接触良好,不计一切摩擦。求:
(1)导体棒在OEA轨道上时,电流强度的大小;
(2)导体棒在OEA轨道上运动过程中,产生的焦耳热;
(3)EFGH都足够长,3s末之后两棒产生的总焦耳热。
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