水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m,接有电源电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B=1T.导体棒ab的电阻R=6Ω,质量m=0.01kg,垂直放在导轨上并良好接触(如图),当合上开关的瞬间通过ab棒的电流为0.5A,求此时:
(1)金属棒受到安培力的大小和方向;
(2)金属棒的加速度大小和方向.
(1)金属棒受到安培力的大小和方向;
(2)金属棒的加速度大小和方向.
更新时间:2020-01-04 10:12:20
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【推荐1】某同学在学习了磁场对电流的作用后产生想法,设计了一个简易的“电磁秤”。如图1所示,两平行金属导轨CD、EF间距为,与电动势为内阻不计的电源、电流表(量程)、开关S、滑动变阻器(阻值范围为)相连,质量为、电阻为的金属棒MN垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成角,垂直接在金属棒中点的轻绳与导轨平面平行,跨过定滑轮后另一端接有秤盘,空间施加垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为,在秤盘中放入待测物体,闭合开关S,调节滑动变阻器,当金属棒平衡时,通过读取电流表的读数就可以知道待测物体的质量。已知秤盘中不放物体且金属棒静止时电流表读数为。其余电阻、摩擦以及轻绳质量均不计,重力加速度取。
(1)求秤盘的质量;
(2)求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值;
(3)求为了便于得出秤盘上物体质量的大小,请写出与的表达式并在图2中作出其与电流表读数关系的图像。
(1)求秤盘的质量;
(2)求此“电磁秤”的称量物体的最大质量及此时滑动电阻器接入电路的阻值;
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【推荐2】如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距1 m的平行导轨上放一重为3 N的金属棒ab,棒上通过3 A的电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度.
(2)ab棒对导轨的压力大小.
(3)若要使B取值最小,其方向应如何调整?并求出最小值.
(1)匀强磁场的磁感应强度.
(2)ab棒对导轨的压力大小.
(3)若要使B取值最小,其方向应如何调整?并求出最小值.
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【推荐3】如图所示,两平行光滑金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,空间内存在匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,当电阻箱的电阻调为R=2.5Ω时,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨电阻不计,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求通过导体棒的电流大小;
(2)若磁场方向在竖直方向上,求匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)保持导体棒静止,磁感应强度B至少多大,此时方向如何;
(4)若导轨表面粗糙,动摩擦因数,则要保持导体棒静止,磁感应强度B至少多大。
(1)求通过导体棒的电流大小;
(2)若磁场方向在竖直方向上,求匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)保持导体棒静止,磁感应强度B至少多大,此时方向如何;
(4)若导轨表面粗糙,动摩擦因数,则要保持导体棒静止,磁感应强度B至少多大。
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【推荐1】如图1所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,两导轨间距为l,电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻,导体杆ab质量为m、电阻为r,并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中。现给ab杆一个初速度v0,使杆向右运动。
(1)当ab杆刚好具有初速度v0时,求此时ab杆两端的电压U,a、b端哪端电势高;
(2)请在图2中定性画出通过电阻R的电流i随时间变化规律的图像。
(1)当ab杆刚好具有初速度v0时,求此时ab杆两端的电压U,a、b端哪端电势高;
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【推荐2】如图所示,PQ、MN为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值的电阻,导轨间距为;有一质量,电阻,长的金属杆ab水平放置在导轨上,它与导轨间的滑动摩擦因数,导轨平面与水平面间的倾角为,在垂直导轨平面的方向上有匀强磁场,且磁感应强度的大小,若现让金属杆ab由静止开始下滑,已知当杆ab由静止开始到恰好做匀速运动的所用时间,试求:
(1)ab下滑速度大小为2m/s时,其加速度的大小;
(2)杆ab下滑的最大速率;
(3)杆ab从静止开始到匀速运动通过导体棒的电荷量;
(4)杆ab从静止开始到恰好做匀速运动的过程中R上产生的热量。
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【推荐3】如图所示,一“”形光滑滑轨固定在水平面上,宽度l=0.5m、左端接有R=0.4Ω的电阻,均匀硬质导体棒MN平放在滑轨上,且与滑轨两边垂直,接触点为a、b,Rab=0.1Ω。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小B=0.1T,方向垂直于滑轨所在平面。当导体棒MN在滑轨上运动时,始终能保持与滑轨垂直且接触良好。滑轨的电阻忽略不计。
(1)在闭合电路abcd中,哪部分相当于电源?哪个位置相当于电源的正极?哪一部分相当于外电路?
(2)当导体棒MN以v=2m/s的速率在滑轨上水平向右做匀速运动,则作用在棒MN上的外力F应为多大?方向如何?
(3)当导体棒MN以v=2m/s的速率在滑轨上水平向右做匀速运动时,求棒MN所受安培力的功率、外力F的功率,电阻R和Rab的发热功率;
(4)请从能的转化和守恒角度说明安培力的功率、外力F的功率、电阻R和Rab的发热功率这四个功率关系的含义。
(1)在闭合电路abcd中,哪部分相当于电源?哪个位置相当于电源的正极?哪一部分相当于外电路?
(2)当导体棒MN以v=2m/s的速率在滑轨上水平向右做匀速运动,则作用在棒MN上的外力F应为多大?方向如何?
(3)当导体棒MN以v=2m/s的速率在滑轨上水平向右做匀速运动时,求棒MN所受安培力的功率、外力F的功率,电阻R和Rab的发热功率;
(4)请从能的转化和守恒角度说明安培力的功率、外力F的功率、电阻R和Rab的发热功率这四个功率关系的含义。
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