如图所示,两平行且无限长光滑金属导轨MN、PQ竖直放置,两导轨之间的距离为L=1m,两导轨M、P之间接入电阻R=0.2Ω,导轨电阻不计,在abcd区域内有一个方向垂直于两导轨平面向里的磁场Ⅰ,磁感应强度B0=1T.磁场的宽度x1=1m,在cd连线以下区域有一个方向也垂直于导轨平面向里的磁场Ⅱ,磁感应强度B1=0.5T.一个质量为m=1kg的金属棒垂直放在金属导轨上,与导轨接触良好,金属棒的电阻r=0.2Ω,若金属棒在离ab连线上端x0处自由释放,则金属棒进入磁场Ⅰ恰好做匀速直线运动.金属棒进入磁场Ⅱ后,经过ef时系统达到稳定状态,cd与ef之间的距离x2=15m.(g取10m/s2)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/10/19/2057005055844352/2059106750529536/STEM/d4484251-2ed3-4dfd-91af-008a2020231c.png?resizew=114)
(1)金属棒进入磁场Ⅰ时的速度大小
(2)金属棒从开始静止到磁场Ⅱ中达到稳定状态这段时间中电阻R产生的热量.
(3)求金属棒从开始静止到在磁场Ⅱ中达到稳定状态所经过的时间.
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(1)金属棒进入磁场Ⅰ时的速度大小
(2)金属棒从开始静止到磁场Ⅱ中达到稳定状态这段时间中电阻R产生的热量.
(3)求金属棒从开始静止到在磁场Ⅱ中达到稳定状态所经过的时间.
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更新时间:2018-10-22 14:46:19
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(0.4)
名校
【推荐1】如图1所示,M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道,M4P、N4Q为平行放置的竖直圆弧金属轨道,M4、N4为切点,轨道间距L=1.0m,整个装置左端接有阻值R=0.5Ω的定值电阻.M1M2N2N1、M3M4N4N3为长方形区域I、II,I区域宽度d1=0.5m,Ⅱ区域宽度d2=0.4m;两区域之间的距离s=1.0m;I区域内分布着变化规律如图2所示的匀强磁场B1,方向竖直向上;区域Ⅱ内分布着匀强磁场B2=0.5T,方向竖直向上.两磁场间的轨道与导体棒CD间的动摩擦因数为
=0.2,M3N3右侧的直轨道及圆弧轨道均光滑.质量m=0.1kg,电阻R0=0.5Ω的导体棒CD自t=0开始加上垂直于棒的水平恒力F=1.0N,从M2N2处由静止开始运动,到达M3N3处撤去恒力F,CD棒穿过匀强磁场区上滑后又恰好返回停在M2N2.若轨道电阻、空气阻力不计,运动过程中导体棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/4/c7b733f0-e0b1-4e12-8d5c-07c0d655886e.png?resizew=486)
(1)CD棒从M2N2处运动到M3N3处所需要的时间
(2)CD棒从开始运动到第一次通过M4N4过程通过R的电量
(3)在整个运动过程中CD棒上产生的焦耳热Q.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1100379a4385b9ce064847bc21760adc.png)
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(1)CD棒从M2N2处运动到M3N3处所需要的时间
(2)CD棒从开始运动到第一次通过M4N4过程通过R的电量
(3)在整个运动过程中CD棒上产生的焦耳热Q.
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(0.4)
名校
【推荐2】如图(a)所示,倾角为θ的平行金属轨道AN和A′N′间距为L,与绝缘光滑曲面在NN′处用平滑圆弧相连接,金属轨道的NN′和MM′区间处于与轨道面垂直的匀强磁场中,轨道顶端接有定值电阻R和电压传感器,不计金属轨道电阻和一切摩擦,PP′是质量为m、电阻为r的金属棒.现开启电压传感器,将该金属棒从曲面上高H处静止释放,测得初始一段时间内的U t(电压与时间关系)图象如图(b)所示(图中Uo为已知).求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/3/25/1575845278310400/1575845278973952/STEM/43d08f91394f4c68b4c1ca380f3bdbfd.png?resizew=471)
(1)t3t4时间内金属棒所受安培力的大小和方向;
(2)t3时刻金属棒的速度大小;
(3)t1t4时间内电阻R产生的总热能QR;
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/3/25/1575845278310400/1575845278973952/STEM/43d08f91394f4c68b4c1ca380f3bdbfd.png?resizew=471)
(1)t3t4时间内金属棒所受安培力的大小和方向;
(2)t3时刻金属棒的速度大小;
(3)t1t4时间内电阻R产生的总热能QR;
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(0.4)
名校
【推荐3】某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型,原理如图所示,PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨,导轨间分布着竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场B1和B2,二者方向相反.矩形金属框固定在实验车底部(车厢与金属框绝缘).其中ad边宽度与磁场间隔相等,当磁场B1和B2同时以速度v0= 10m/s沿导轨向右匀速运动时,金属框受到磁场力,并带动实验车沿导轨运动.已知金属框垂直导轨的ab边长L=0.1m、总电阻R=0.8Ω,列车与线框的总质量m=4.0kg,B1=B2=2.0T, 悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力f=0.4N.
(1)求实验车所能达到的最大速率;
(2)实验车达到的最大速率局,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s之后也停止运动,求实验车在这20s丙的通过的距离:
(3)假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动,经过时间t=24s时,发现实验车正在向右做匀加速直线运动,此时实验车的速度为v=2m/s,求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间.
(1)求实验车所能达到的最大速率;
(2)实验车达到的最大速率局,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s之后也停止运动,求实验车在这20s丙的通过的距离:
(3)假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动,经过时间t=24s时,发现实验车正在向右做匀加速直线运动,此时实验车的速度为v=2m/s,求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间.
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,两根固定的光滑的绝缘导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接,两导轨的间距L=0.5m,导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°角.在导轨的倾斜部分方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B=1T、边长为L的正方形的匀强磁场区域abcd,导轨的水平部分有n个相同的方向竖直向上,磁感应强度大小均为B=1T、边长为L的正方形匀强磁场区域,磁场左、右两侧边界均与导轨垂直,在导轨的水平部分中相邻两个磁场区域的间距也为L.现有一质量m=0.5kg,电阻r=0.2Ω,边长也为L的质量分布均匀的正方形金属线框PQMN,从倾斜导轨上由静止释放,释放时MN边离水平导轨的竖直高度h=2.4m,当金属线框的MN边刚滑进磁场abed时恰好做匀速直线运动,此后,金属线框从导轨的倾斜部分滑上水平部分继续运动并最终停止(重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,线框在运动过程中MN边始终与导轨垂直).则:
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离s是多少?
(2)整个过程中金属线框内产生的焦耳热是多少?
(3)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域?.
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离s是多少?
(2)整个过程中金属线框内产生的焦耳热是多少?
(3)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域?.
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(0.4)
【推荐2】如图所示,电阻可忽略的导轨EFGH与
组成两组足够长的平行导轨,其中
组成的面与水平面夹角为
,且处于垂直于斜面向下的大小为B的匀强磁场中,EF与
之间的距离为2L,
水平,且处于竖直向下大小也为B的匀强磁场中,GH与
之间的距离为L。质量为2m,长为2L,电阻为2R的导体棒ab横跨在倾斜导轨上,且与倾斜导轨之间无摩擦:质量为m、长为L、电阻为R的导体棒cd横跨在水平导轨上,且与水平导轨之间的动摩擦因数
:导体棒cd通过轻质细线跨过定滑轮与一质量也为m的物块相连,不计细线与滑轮的阻力和空气阻力,重力加速度为g。
(1)若固定cd棒,将ab棒由静止释放,求ab棒两端的最大电压U;
(2)若固定ab棒,将cd棒由静止释放到其达到最大速度过程中,cd棒走过的位移为x,求此过程中
①cd棒上产生的焦耳热Q;
②cd棒运动的时间t。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba19fcc86d9611dadf3c7316c7d8e9d0.png)
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(1)若固定cd棒,将ab棒由静止释放,求ab棒两端的最大电压U;
(2)若固定ab棒,将cd棒由静止释放到其达到最大速度过程中,cd棒走过的位移为x,求此过程中
①cd棒上产生的焦耳热Q;
②cd棒运动的时间t。
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(0.4)
名校
【推荐3】足够长的平行金属轨道M、N,相距L=0.5 m,且水平放置;M、N左端与半径R=0.4 m的光滑竖直半圆轨道相连,与轨道始终垂直且接触良好的金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动,两金属棒的质量mb=mc=0.1 kg,接入电路的有效电阻Rb=Rc=1 Ω,轨道的电阻不计.平行水平金属轨道M、N处于磁感应强度B=1 T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上,光滑竖直半圆轨道在磁场外,如图2所示,若使b棒以初速度v0=10 m/s开始向左运动,运动过程中b、c不相撞,g取10 m/s2,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/19/7ea989cf-5e53-4d8f-88c8-728ab52ab164.png?resizew=195)
(1)c棒的最大速度;
(2)c棒达最大速度时,此棒产生的焦耳热;
(3)若c棒达最大速度后沿半圆轨道上滑,金属棒c到达轨道最高点时对轨道的压力的大小.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/19/7ea989cf-5e53-4d8f-88c8-728ab52ab164.png?resizew=195)
(1)c棒的最大速度;
(2)c棒达最大速度时,此棒产生的焦耳热;
(3)若c棒达最大速度后沿半圆轨道上滑,金属棒c到达轨道最高点时对轨道的压力的大小.
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(0.4)
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【推荐1】如图,间距为
的两平行光滑金属导轨水平放置。
区域内有方向竖直向上、大小为
的匀强磁场。初始时刻,磁场外的细金属杆
以初速度
向右运动,磁场内的细金属杆
处于静止状态,两金属杆在运动过程中始终与导轨垂直,且在磁场内不相碰。已知金属杆
出磁场时的速度为
,金属杆
的质量分别为
,两金属杆在导轨间的电阻均为
,忽略感应电流产生的磁场以及导轨的电阻,求:
(1)金属杆
的最大加速度大小;
(2)初始时刻金属杆
距磁场左边界
的最小距离
;
(3)若初始时刻仅改变磁场左边界
的位置,令金属杆
距左边界
的距离为
金属杆
依然在磁场外,
),要求金属杆
能出磁场,且不与金属杆
相撞,则
的取值有何要求?
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/35893041a02be39c9d0c1e9b329556eb.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4aa0df7f1e45f9de29e802c7f19a4f64.png)
(1)金属杆
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cad135b14c9dcd83eab6618d7694c7b0.png)
(2)初始时刻金属杆
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cad135b14c9dcd83eab6618d7694c7b0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/18f0281e6bbdbe08beeccb55adf84536.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/81dea63b8ce3e51adf66cf7b9982a248.png)
(3)若初始时刻仅改变磁场左边界
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(0.4)
解题方法
【推荐2】随着电磁技术的日趋成熟,新一代航母已准备采用全新的电磁阻拦技术,它的原理是,飞机着舰时利用电磁作用力使它快速停止。为研究问题的方便,我们将其简化为如图所示的模型。在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中,两根平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。轨道端点MP间接有阻值为R的电阻。一个长为L、质量为m、阻值为r的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。飞机着舰时质量为M的飞机迅速钩住导体棒ab,钩住之后关闭动力系统并立即获得共同的速度v ,忽略摩擦等次要因素,飞机和金属棒系统仅在安培力作用下很快停下来。求
(1)飞机在阻拦减速过程中获得的加速度a的最大值;
(2)从飞机与金属棒共速到它们停下来的整个过程中R上产生的焦耳热QR;
(3)从飞机与金属棒共速到它们停下来的整个过程中运动的距离x。
(1)飞机在阻拦减速过程中获得的加速度a的最大值;
(2)从飞机与金属棒共速到它们停下来的整个过程中R上产生的焦耳热QR;
(3)从飞机与金属棒共速到它们停下来的整个过程中运动的距离x。
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(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,水平面内有一光滑金属导轨,其MN、PQ边的电阻不计,MP边的电阻阻值
,
与MP的夹角为
,PQ与MP垂直,MP边长度小于1m。将质量
,电阻阴不计的足够长直导体棒搁在导线上,并与MP平行,棒与MN、PQ交点G、H间的距离
,空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度
。在外力作用下,棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动,运动时回路中的电流始终与初始时的电流相等。
(1)若初速度
,求棒在GH处所受的安培力大小
。
(2)在(1)的情形下,求棒向左移动距离2m到达EF过程中流过回路的电荷量
和所需的时间
。
(3)在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中,外力做功
,求初速度
。
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(1)若初速度
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d1cf6330d1f4b2575fcb2349359c5867.png)
(2)在(1)的情形下,求棒向左移动距离2m到达EF过程中流过回路的电荷量
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9aa8a716a31b0f51b70fdf9bdb257909.png)
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(3)在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中,外力做功
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0be9a24b53b1e844adf26729b6d74459.png)
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