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 > 求导体棒运动过程中通过其截面的电量
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:666 题号:8446037
如图所示,平行光滑且足够长的金属导轨abcd固定在同一水平面上,处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=2T,导轨间距L=0.5m.有两根金属棒MNPQ质量均为m=1kg,电阻均为R=0.5Ω,其中PQ静止于导轨上,MN用两条轻质绝缘细线悬挂在挂钩上,细线长均为h=0.9m,当细线竖直时棒刚好与导轨接触但对导轨无压力.现将MN向右拉起使细线与竖直方向夹角为θ=60°,然后由静止释放MN,忽略空气阻力发现MN到达最低点与导轨短暂接触后继续向左上方摆起,PQMN短暂接触导轨的瞬间获得速度,且在之后t=1s时间内向左运动的距离s=1m.两根棒与导轨接触时始终垂直于导轨,不计其余部分电阻(g=10m/s2)求:

(1)当悬挂MN的细线到达竖直位置时,MNPQ回路中的电流强度大小及MN两端的电势差大小;
(2)MN与导轨接触的瞬间流过PQ的电荷量;
(3)MN与导轨短暂接触时回路中产生的焦耳热.

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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】如图所示,足够长光滑的两平行金属导轨,间距为L,导轨平面与水平面成θ角,定值电阻大小为R.导轨上停放着一根质量为m、电阻为r的金属杆CD,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.现用一垂直于金属杆CD的外力F,沿导轨斜面向上拉金属杆,使之由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速直线运动,并开始计时.试求:

(1)推导外力F随时间t的变化关系;
(2)在时间t0内通过电阻的电量;
(3)若时间t0末,撤销拉力F,试分析并说明导体棒在撤力以后的速度、加速度的变化情况.
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【推荐2】如图所示,间距为L的两条光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,甲、乙两根质量均为m、电阻均为R金属杆导轨上,金属杆与导轨垂直且接触良好;乙杆用水平细绳通过定滑轮连接质量为m0的木块;导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。给甲杆施加一水平向左的拉力,使其从静止开始以加速度a做匀加速直线运动,当乙杆将要发生滑动时撤去拉力。已知重力加速度大小为g,导轨电阻不计且足够长,求:
(1)乙杆将要发生滑动时,拉力的大小和甲杆的速度;
(2)撤去拉力后甲杆上产生的热量;
(3)撤去拉力前后通过乙杆的电荷量之比。
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(1)金属棒P滑出导轨时的速度大小;
(2)金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量;
(3)与P碰撞后,绝缘棒Q在导轨上运动的时间。

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共计 平均难度:一般