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:697 题号:5050633
如图,金属平行导线框MM′N′N和平行导轨PQRP′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,MNM′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PQP′Q′是圆心角为60°、半径为r = 0.20 m的圆弧导轨,QRQ′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aNN′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。

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【推荐1】如图所示,两条足够长的平行导电导轨MNPQ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ab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ab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。

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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:

(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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【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.
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