两固定水平平行金属导轨间距为L,导轨上放着两根相同导体棒ab和cd,已知每根导体棒质量均为m,电阻均为R,导轨光滑且电阻不计,整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感强度为B,开始时ab和cd两导体棒有方向相反的水平初速度,大小分别为
和
.
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(1)求从开始到最终稳定的过程中回路总共产生的焦耳热;
(2)当cd棒的速度大小变为
时,求:
①通过cd棒的电荷量为多少?
②两棒间的距离增大了多少?
③回路消耗的电功率为多少?
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(1)求从开始到最终稳定的过程中回路总共产生的焦耳热;
(2)当cd棒的速度大小变为
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①通过cd棒的电荷量为多少?
②两棒间的距离增大了多少?
③回路消耗的电功率为多少?
更新时间:2017-06-23 16:16:55
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解答题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】如图所示,两根足够长、光滑平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内,相距
,质量
、电阻
的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,整个装置处于竖直向下匀强磁场中,磁感应强度的大小
。不计导轨的电阻,现对导体棒ab施一水平向右
的恒力,使导体棒由静止开始沿导轨向右运动。已知本装置在以下两种情况下,最终电流值不再变化。
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情况1:若轨道端点M、P间接有阻值
的电阻,
(1)求导体棒ab能达到的最大速度
;
(2)导体棒ab达到最大速度后,撤去力F。求撤去力F后,电阻R产生的焦耳热Q。
情况2:若轨道端点M、P间接一电容器,其电容
,假设电容器始终未被击穿;
(3)某同学求电流稳定值的大小的过程如下:
老师检查后,发现他的结果是正确 的,但在①②④⑥⑦五式中有一式是错误的,请你写出该式的序号(不必说理由)。
(4)导体棒运动速度为
时,电流已稳定为(3)问的值,此时撤去力F,求撤去力F后,导体棒ab最终运动的速度
。
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情况1:若轨道端点M、P间接有阻值
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(1)求导体棒ab能达到的最大速度
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(2)导体棒ab达到最大速度后,撤去力F。求撤去力F后,电阻R产生的焦耳热Q。
情况2:若轨道端点M、P间接一电容器,其电容
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cecafc547fa69ca839e465618f07dc9c.png)
(3)某同学求电流稳定值的大小的过程如下:
设电容器带电量为q,电压为U,充电电流稳定值为I,则![]() 因为 ![]() 所以 ![]() 设杆的运动速度为v时,运动加速度为a,则 ![]() 所以 ![]() 又 ![]() 由牛顿第二定律有 ![]() 联立①③⑤⑥⑦式解得 ![]() |
(4)导体棒运动速度为
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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示, 水平光滑导轨足够长,导轨间距为L,导轨间分布有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度为B,导轨左端接有阻值为R的电阻,电阻两端接一理想电压表。一金属棒垂直放在导轨上,其在轨间部分的电阻为
R。 现用一物块通过跨过定滑轮的轻绳从静止开始水平牵引金属棒,开始时,物块距地面的高度为h,物块即将落地前的一小段时间内电压表的示数稳定为U。已知物块与金属棒的质量相等,不计导轨电阻和滑轮质量与摩擦,导轨始终与金属棒垂直且紧密接触,重力加速度为g。求∶
(1)金属棒的最大速度v及物块的质量m;
(2)棒从静止开始到物块刚要落地的过程中,电阻R上产生的热量Q。
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(1)金属棒的最大速度v及物块的质量m;
(2)棒从静止开始到物块刚要落地的过程中,电阻R上产生的热量Q。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/3/30/2430517771624448/2430896826646528/STEM/cfe56a6a-b4a1-4a10-b8f0-235439a941fb.png?resizew=259)
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(0.4)
名校
【推荐3】如图甲所示,光滑导体轨道PMN和P′M′N′是两个完全一样的轨道,是由半径为r的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成,圆弧轨道与水平轨道在M和M′点相切,两轨道并列平行放置,MN和M′N′位于同一水平面上,两轨道之间的距离为L,PP′之间有一个阻值为R的电阻,开关K是一个感应开关(开始时开关是断开的),MNN′M′是一个矩形区域内有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场,水平轨道MN离水平地面的高度为h,其截面图如图乙所示.金属棒a和b质量均为m、电阻均为R,在水平轨道某位置放上金属棒b,静止不动,a棒从圆弧顶端PP′处静止释放后,沿圆弧轨道下滑,若两导体棒在运动中始终不接触,当两棒的速度稳定时,两棒距离
,两棒速度稳定之后,再经过一段时间,b棒离开轨道做平抛运动,在b棒离开轨道瞬间,开关K闭合.不计一切摩擦和导轨电阻,已知重力加速度为g.求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/4/b2321288-a16a-4e1a-8126-0651a1572431.png?resizew=613)
(1)两棒速度稳定时的速度是多少?
(2)两棒落到地面后的距离是多少?
(3)从a棒开始运动至b棒离开轨道的过程中,回路中产生的焦耳热是多少?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/272547d01e2185b26a43527fd6e96d8f.png)
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(1)两棒速度稳定时的速度是多少?
(2)两棒落到地面后的距离是多少?
(3)从a棒开始运动至b棒离开轨道的过程中,回路中产生的焦耳热是多少?
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(0.4)
【推荐1】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。
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(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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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,两根粗细均匀的金属杆AB和CD的长度均为L,电阻均为R,质量均为m,用两等长的、质量和电阻均不计的、不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,悬跨在绝缘的、水平光滑的圆棒两侧,AB和CD处于水平。在金属杆AB的下方有高度为H的水平匀强磁场,磁感强度的大小为B,方向与回路平面垂直,此时CD处于磁场中。现从静止开始释放金属杆AB施加F=2mg的恒力,AB下落一段距离h后,在AB即将进入磁场的上边界时,其加速度为零,此时金属杆CD还处于磁场中,重力加速度为g,试求:
(1)金属杆AB即将进入磁场上边界时的速度v1;
(2)在此过程中金属杆AB上产生的焦耳热Q和通过导线截面的电量q;
(3)设金属杆AB在磁场中运动的速度为v2,通过计算说明v2大小的可能范围;
(4)依据第(3)问的结果,请定性画出金属杆AB在穿过整个磁场区域的过程中可能出现的速度-时间图象(v-t)图(任画一个可能图象)。
(1)金属杆AB即将进入磁场上边界时的速度v1;
(2)在此过程中金属杆AB上产生的焦耳热Q和通过导线截面的电量q;
(3)设金属杆AB在磁场中运动的速度为v2,通过计算说明v2大小的可能范围;
(4)依据第(3)问的结果,请定性画出金属杆AB在穿过整个磁场区域的过程中可能出现的速度-时间图象(v-t)图(任画一个可能图象)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/11/19/1575783638401024/1575783638818816/STEM/c0bf0ef7-0261-4635-bdad-f1a37e81b8b7.png?resizew=158)
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(0.4)
名校
【推荐3】某兴趣小组为了研究电磁阻尼的原理,设计了如图所示的装置进行实验,水平平行导轨MN、PQ间距L=0.2m,处于方向竖直向下、磁感应强度大小B=1T的匀强磁场中,左端连着阻值
的定值电阻,细绳绕过定滑轮一端连接质量
、有效电阻也为
的导体棒a,另一端连接质量也为0.1kg的重物b。导体棒a始终保持水平并垂直于导轨,且与导轨接触良好,重物b距离地面的高度为h=3m,刚开始a、b的初速度均为0,现由静止释放重物b,重物b落地前瞬间导体棒a的速度恰好达到稳定,运动过程中不考虑摩擦力的影响,取重力加速度大小
,求:
(1)导体棒a稳定的速度v;
(2)导体棒a从开始运动到稳定的过程中电阻R,上产生的热量
;
(3)导体棒a从开始运动到稳定需要的时间t。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ad27728afcf1261cffc2d70685eb382e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ccc94f2ea411c691d91a4fc6665c24ce.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/46a6a294d3d7206bcdde5b943dbe94f0.png)
(1)导体棒a稳定的速度v;
(2)导体棒a从开始运动到稳定的过程中电阻R,上产生的热量
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd8a1325c3b07b2c256e471823328a82.png)
(3)导体棒a从开始运动到稳定需要的时间t。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/2/4b9add57-7b92-40d1-bc0e-bc7e99557520.png?resizew=200)
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