某电磁轨道炮的简化模型如图所示,两光滑导轨相互平行,固定在光滑绝缘水平桌面上,导轨的间距为L,导轨左端通过单刀双掷开关与电源、电容器相连,电源电动势为E,内阻不计,电容器的电容为C。EF、PQ区域内有垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场,EF、PQ之间的距离足够长。一炮弹可视为宽为L、质量为m、电阻为R的金属棒静置于EF处,与导轨始终保持良好接触。当把开关
分别接a、b时,导轨与电源相连,炮弹中有电流通过,炮弹受到安培力作用向右加速,同时炮弹中产生感应电动势,当炮弹的感应电动势与电源的电动势相等时,回路中电流为零,炮弹达到最大速度。不考虑空气阻力,其它电阻都不计,忽略导轨电流产生的磁场。求:
(1)炮弹运动到PQ边界过程的最大加速度
;
(2)炮弹运动达到最大速度的过程中,流过炮弹横截面的电荷量q和回路产生的焦耳热Q;
(3)将炮弹放回原位置,断开
,把
接c,让电源给电容器充电,充电完成后,再将
断开,把
接d,求炮弹运动到PQ边界时电容器上剩余的电荷量
。
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(1)炮弹运动到PQ边界过程的最大加速度
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(2)炮弹运动达到最大速度的过程中,流过炮弹横截面的电荷量q和回路产生的焦耳热Q;
(3)将炮弹放回原位置,断开
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更新时间:2024-05-11 09:01:45
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(0.4)
【推荐1】如图所示,两根足够长的粗糙平行直导轨与水平面成α角放置,两导轨间距为l,轨道上端接一电容为C的电容器.导轨处于匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面斜向上.一质量为m的金属棒在沿平行斜面的恒力F作用下从静止开始沿斜面向上运动.已知重力加速度大小为g,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,忽略所有电阻,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/2/1/2131160628797440/2139308801327104/STEM/76d45fbb-0d95-441f-903b-b56036bd8e33.png?resizew=148)
(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;
(2)回路中的电流强度大小.
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(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系;
(2)回路中的电流强度大小.
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(0.4)
【推荐2】如图所示,倾角为θ=30°、间距L=0.5m、 电阻不计的金属轨道固定放置且足够长, 沿轨道建立x轴,边界
与坐标原点O在一条直线上且垂直x轴。
区域:
,垂直轨道平面向下;
区域:
(T),垂直轨道平面向上。质量为
、边长均为L=0.5m的U形框由金属棒de(阻值
)和两绝缘棒cd 、ef组成。另有质量为
、长度
、阻值
的金属棒ab在离cf一定距离处获得沿斜面向下的冲量后沿轨道向下运动。金属棒ab及U形框与轨道间的动摩擦因数
。
(1)ab棒释放后的短时间内比较d、e两点的电势高低。
(2)若棒ab从某处释放,同时U形框解除锁定,为使棒ab与U形框碰撞前框能保持静止,则释放ab时所加的初速度的最大值。
(3) 若棒ab在x=-0.16m处释放, 且初速度为
,同时形框解除锁定,求棒ab与框发生完全非弹性碰撞后ed棒的最大位移。
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(1)ab棒释放后的短时间内比较d、e两点的电势高低。
(2)若棒ab从某处释放,同时U形框解除锁定,为使棒ab与U形框碰撞前框能保持静止,则释放ab时所加的初速度的最大值。
(3) 若棒ab在x=-0.16m处释放, 且初速度为
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(0.4)
【推荐3】如图所示,两根间距为L的光滑金属导轨CM1M2P1P2、DN1N2Q1Q2固定放置,导轨M1N1左侧向上弯曲,右侧水平。水平导轨左端有宽度为d、方向竖直向上的匀强磁场区域Ⅰ,右端有另一磁场区域Ⅱ,其宽度也为d,但方向竖直向下,两磁场的磁感应强度大小均为B,相隔的距离也为d。有两根电阻均为R的金属棒a和b与导轨垂直放置,金属棒a质量为m,金属棒b质量为3m,b棒置于磁场Ⅱ的中点E、F处,并用绝缘细线系住,细线能承受的最大拉力为F0。现将a棒从弯曲导轨上某一高度h0处由静止释放并沿导轨运动,当a棒刚进入磁场区域Ⅰ时细线刚好被拉断,重力加速度大小为g。
(1)当a棒在磁场Ⅰ中运动时,若要使b棒在导轨上保持静止,则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0,求h0的大小;
(2)若将a棒从弯曲导轨上高度小于h0处由静止释放,使其以速度v1(v1为已知量)进入磁场区域Ⅰ。求a棒通过磁场Ⅰ的过程中,a棒产生的焦耳热;
(3)若将a棒从高度大于h0的某处由静止释放,使其以速度v2(v2为已知量)进入磁场区域Ⅰ,记为t=0时刻;经过时间t0后从区域Ⅰ穿出,穿出时a棒的速度为
v2,求t0时刻b棒的速度vb。
(1)当a棒在磁场Ⅰ中运动时,若要使b棒在导轨上保持静止,则a棒刚释放时的高度应小于某一值h0,求h0的大小;
(2)若将a棒从弯曲导轨上高度小于h0处由静止释放,使其以速度v1(v1为已知量)进入磁场区域Ⅰ。求a棒通过磁场Ⅰ的过程中,a棒产生的焦耳热;
(3)若将a棒从高度大于h0的某处由静止释放,使其以速度v2(v2为已知量)进入磁场区域Ⅰ,记为t=0时刻;经过时间t0后从区域Ⅰ穿出,穿出时a棒的速度为
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(0.4)
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【推荐1】如图所示,两根相距为L的光滑平行导轨水平固定放置,处在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。导轨上放置三根长度均为L、同种金属材料制成的粗细均匀的导体棒a、b、c,导体棒a、b的质量均为m,导体棒c的质量为
,导体棒a的电阻为R。初始时导体棒b、c之间的距离为d,且均处于静止状态,现给导体棒a一个水平向右、大小为
的初速度。已知若导体棒a、b能发生碰撞,则碰撞后将粘在一起,a、b、c三导体棒运动过程中始终垂直导轨且接触良好。
(1)若要使导体棒a、b不能发生碰撞,求导体棒b、c加速度大小的比值,以及导体棒a开始运动时与导体棒b之间的距离x应满足的条件;
(2)若导体棒a开始运动时与导体棒b之间的距离
,求最终导体棒b、c之间的距离(已知导体棒b、c没有发生碰撞)。
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(1)若要使导体棒a、b不能发生碰撞,求导体棒b、c加速度大小的比值,以及导体棒a开始运动时与导体棒b之间的距离x应满足的条件;
(2)若导体棒a开始运动时与导体棒b之间的距离
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【推荐2】如图所示,在两根水平的平行光滑金属导轨右端c、d处,连接两根相同的平行光滑
圆弧导轨。圆弧导轨均处于竖直面内,与水平轨道相切,半径
,顶端a、b处连接一阻值
的电阻,平行导轨各处间距均为
,导轨电阻不计。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小
。一根质量
、电阻
的金属棒在水平拉力F作用下从
处由静止开始匀加速直线运动,运动到
处的时间
,此时拉力
。金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,重力加速度大小
。求:
(1)金属棒匀加速直线运动的加速度大小;
(2)金属棒做匀加速直线运动时通过金属棒的电荷量q;
(3)若金属棒运动到
处,调节拉力F使金属棒沿圆弧导轨做匀速圆周运动至
处。计算金属棒从
运动至
的过程中,拉力做的功
。(计算结果保留到小数点后两位)
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(1)金属棒匀加速直线运动的加速度大小;
(2)金属棒做匀加速直线运动时通过金属棒的电荷量q;
(3)若金属棒运动到
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