如图,金属平行导线框MM′N′N和平行导轨PQR、P′Q′R′分别固定在高度差为h(数值未知)的水平台面上。导线框MM′N′N左端接有电源,MN与M′N′ 的间距为L = 0.10m,线框空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B1 = 0.20 T;平行导轨间距离为L = 0.10m,其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r = 0.20 m的圆弧导轨,QR与Q′R′是水平长直导轨,QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B2 = 0.40 T。导体棒a质量m1 = 0.02 kg,电阻R1 = 2.0Ω,放置在导线框右侧N′N边缘处;导体棒b质量m2 = 0.04 kg,电阻R2 = 4.0Ω,放置在水平导轨某处。闭合开关K后,通过电源的电荷量q = 2.0 C,导体棒a从NN′水平抛出,恰能无碰撞地从PP′处滑入平行导轨。不计摩擦和导轨电阻,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)导体棒a离开NN′时的速度;
(2)导体棒b的最大加速度;(结果可保留根式)
(3)导体棒b中产生的焦耳热。
(1)导体棒a离开NN′时的速度;
(2)导体棒b的最大加速度;(结果可保留根式)
(3)导体棒b中产生的焦耳热。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/2/1678411735171072/1684147370582016/STEM/1ffd5940-b5d7-4f72-902a-8893694421e6.png?resizew=500)
更新时间:2017-05-10 20:29:30
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(0.4)
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【推荐1】如图所示,两条足够长的平行导电导轨MN、PQ水平放置,导轨间距L=1.0m,在轨道区域内有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=1T。导体棒a、b质量均为m=1kg,电阻均为R=0.5Ω,与导轨间的动摩擦因数均为
=0.3,运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好。重力加速度g=10m/s2,导轨电阻可忽略,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若开始时导体棒a初速度为零,导体棒b获得
=2m/s的水平向右的初速度,求此时导体棒a和b的加速度大小;
(2)若同时分别给两导体棒不同的冲量,使导体棒a获得平行于导轨向左的初速度
=2m/s的同时,导体棒b获得向右的平行于导轨的初速度
=4m/s,求流经导体棒a的最大电流;
(3)在(2)的条件下,从导体棒a速度为零到两棒相距最远的过程中,已知导体棒b产生的焦耳热为0.25J,求此过程中导体棒b的位移。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1100379a4385b9ce064847bc21760adc.png)
(1)若开始时导体棒a初速度为零,导体棒b获得
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f58888df91890a19a1aa7511d19703f.png)
(2)若同时分别给两导体棒不同的冲量,使导体棒a获得平行于导轨向左的初速度
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/814f55724f7ee57bd395eb3b95393c68.png)
(3)在(2)的条件下,从导体棒a速度为零到两棒相距最远的过程中,已知导体棒b产生的焦耳热为0.25J,求此过程中导体棒b的位移。
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(0.4)
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【推荐2】如图所示,两竖直放置的平行光滑金属导轨相距L1,导轨上分布着n 个宽度为d、间距为2d的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.在导轨的上端连接一个阻值为R的电阻,导轨的上端距离第一个磁场区域L2的位置放有一根质量为m,长为L1,阻值为r的金属棒,导轨电阻及金属棒与导轨间的接触电阻均不计.现使导体棒由静止开始向下运动.已知金属棒穿过任何一段磁场区域的过程中,流过电阻R上的电流及其变化情况相同.求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/3/1c506d62-6d70-427b-a31e-fe7167b11761.png?resizew=141)
(1)金属棒刚进入磁场区域时流过电阻R的电流I ;
(2)金属棒穿过n个有界匀强磁场过程中通过电阻R的电荷量q ;
(3)金属棒从开始运动到穿过全部磁场区域的过程中,电阻R上产生的焦耳热QR .
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/3/1c506d62-6d70-427b-a31e-fe7167b11761.png?resizew=141)
(1)金属棒刚进入磁场区域时流过电阻R的电流I ;
(2)金属棒穿过n个有界匀强磁场过程中通过电阻R的电荷量q ;
(3)金属棒从开始运动到穿过全部磁场区域的过程中,电阻R上产生的焦耳热QR .
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(0.4)
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【推荐3】如图所示,两条互相平行且足够长的光滑金属导轨位于水平面内,导轨间距
,在导轨的一端接有阻值
的电阻,在
处有一垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感强度
.一质量
,电阻
的金属棒垂直搁在导轨上,并以
的初速度进入磁场,在水平拉力
的作用下作持续的匀变速直线运动,加速度大小
、方向与初速度方向相反.棒与导轨接触良好,其余电阻均不计.求:
(1)电流第一次减少为最大值一半时金属棒所处的位置;
(2)电流第一次减少为最大值的一半时拉力
的功率;
(3)已知金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中,电阻
上产生的热量
,求该过程中拉力
所做的功.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1bc6cb243584520137f9f367e1bfe0e1.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e2f8381227707d92c615b5cb70d3fbb2.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ab6ebbf00dc8c177a85f7f812bf4241f.png)
(1)电流第一次减少为最大值一半时金属棒所处的位置;
(2)电流第一次减少为最大值的一半时拉力
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(3)已知金属棒开始进入磁场到速度减小为零的过程中,电阻
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解题方法
【推荐1】如图甲所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L,导轨的电阻忽略不计.整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上.现将质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b垂直于导轨放置,一不可伸长的绝缘细线的P端系在金属杆b的中点,另一端N通过滑轮与质量为M的物体相连,细绳与导轨平面平行.导轨与金属棒接触良好,不计一切摩擦,运动过程中物体始终末与地面接触,重力加速度g取10m/s2.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/5/7/2198341577605120/2199247728959488/STEM/c9826b29-aa18-41c1-bb18-0f5527e920db.png?resizew=494)
(1)若金属棒a固定,M=m,由静止释放b,求释放瞬间金属棒b的加速度大小.
(2)若金属棒a固定,L=1m,B=1T,m=0.2kg,R=1Ω,改变物体的质量M,使金属棒b沿斜面向上运动,请写出金属棒b获得的最大速度v与物体质量M的关系式,并在乙图中画出v-M图像
(3)若撤去物体,改在绳的N端施加一大小为F=mg,方向竖直向下的恒力,将金属棒a、b同时由静止释放.从静止释放到a刚开始匀速运动的过程中,a产生的焦耳热为Q,求这个过程流过金属棒a的电量.
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(1)若金属棒a固定,M=m,由静止释放b,求释放瞬间金属棒b的加速度大小.
(2)若金属棒a固定,L=1m,B=1T,m=0.2kg,R=1Ω,改变物体的质量M,使金属棒b沿斜面向上运动,请写出金属棒b获得的最大速度v与物体质量M的关系式,并在乙图中画出v-M图像
(3)若撤去物体,改在绳的N端施加一大小为F=mg,方向竖直向下的恒力,将金属棒a、b同时由静止释放.从静止释放到a刚开始匀速运动的过程中,a产生的焦耳热为Q,求这个过程流过金属棒a的电量.
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【推荐2】如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨水平放置,间距为
,定值电阻
,电容器电容为
,磁感应强度
的匀强磁场垂直于导轨平面向上。有一质量为
、电阻不计的导体棒
与导轨垂直放置且接触良好,仅闭合
,
在水平外力
作用下运动。电阻
两端电压随时间变化的规律如图乙所示,重力加速度为
。
(1)求
的加速度大小;
(2)求从
开始运动5s内通过
的电荷量;
(3)若开始时断开
,闭合
后,导体棒受到大小为导体棒重力一半的水平拉力,试分析导体棒的运动状态及5s时间内电容器中储存的能量。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b2ebb00b6e3e6d73e932a3eb0c3d0816.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/679e47820115aee2920be79e69991b97.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fa018c6460f784f9c7e171a61317dcec.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ccc94f2ea411c691d91a4fc6665c24ce.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18f0281e6bbdbe08beeccb55adf84536.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e097c8d4c948de063796bd19f85b3a9a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18f0281e6bbdbe08beeccb55adf84536.png)
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(1)求
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(2)求从
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(3)若开始时断开
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630129894555648/2630187216289792/STEM/29edc2fb-9304-4f8e-b61a-7c6de549b8db.png?resizew=396)
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(0.4)
【推荐3】如图所示,两条相距L的足够长光滑平行金属导轨固定在倾角为
的绝缘斜面上,阻值为R的电阻与导轨相连,质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直于导轨放置,整个装置在垂直于斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B。轻绳一端与导体棒相连,另一端跨过光滑定滑轮与一个质量也为m的物块相连,且滑轮与杆之间的轻绳与斜面保持平行,物块距离地面足够高,(导轨电阻不计,重力加速度为g)。将物块由静止释放,导体棒经过一段时间达到最大速度,求:
(1)当物块由静止释放的瞬间,导体棒MN的加速度大小;
(2)导体棒MN达到的最大速度;
(3)若导体棒MN从静止到达最大速度的过程中通过电阻R的电荷量为q,求电阻R上产生的热量。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/74dc2063147bb66cc18c7cab905bb662.png)
(1)当物块由静止释放的瞬间,导体棒MN的加速度大小;
(2)导体棒MN达到的最大速度;
(3)若导体棒MN从静止到达最大速度的过程中通过电阻R的电荷量为q,求电阻R上产生的热量。
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