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如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为...

如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。导体棒a与b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g。

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(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;

(2)求最终稳定时两棒的速度大小;

(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,求b棒上产生的内能。

 

(1) 方向水平向左;(2)(3)。 【解析】 试题分析:(1)设a棒刚进入磁场时的速度为v,从开始下落到进入磁场 根据机械能守恒定律 (1分) a棒切割磁感线产生感应电动势E = BLv (1分) 根据闭合电路欧姆定律 (1分) a棒受到的安培力F = BIL(1分) 联立以上各式解得 方向水平向左(1分) (注:或方向与速度方向相反。若方向错或没答方向均扣1分) (2)设两棒最后稳定时的速度为v ′, 从a棒开始下落到两棒速度达到稳定,它们之间存在相互作用力,根据水平方向的动量守恒得 mv = 2m v ′(2分) 解得(1分) (3)设a棒产生的内能为Ea ,b棒产生的内能为Eb 根据能量守恒定律 (1分) 两棒串联内能与电阻成正比 Eb = 2Ea(1分) 解得(1分) 考点:电磁感应,欧姆定律,机械能守恒,动量守恒。 【名师点晴】当a棒刚进入磁场切割磁感线时,产生的安培力向左,感应电流通过b导体后,磁场对b导体的安培力方向向右,故a棒做减速运动,b棒做加速运动,一至等到二棒的速度相等时,此时二棒产生的感应电动势相等,电路中的电流为0,安培力为0,故二导体做匀速直线运动,这个过程是变力在做功,故不能对单个导体运用牛顿运动定律解决,需要用到动量守恒。  
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宇航员驾驶宇宙飞船到达月球,他在月球表面做了一个实验:在离月球表面高度为h处,将一小球以初速度v0水平抛出,水平射程为x。已知月球的半径为R,万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求:

(1)月球表面的重力加速度大小g0

(2)月球的质量M;

(3)飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v。

 

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如图所示,斜面AC长L= 1m,倾角θ =37°,CD段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m = 2kg的小物块从斜面顶端A由静止开始滑下。小物块与斜面、地面间的动摩擦因数均为μ = 0.5。不计空气阻力,g = 10m/s2,sin37°= 0.6,cos37° = 0.8。求:

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(1)小物块在斜面上运动时的加速度大小a;

(2)小物块滑到斜面底端C点时的速度大小v;

(3)小物块在水平地面上滑行的最远距离x。

 

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A.两个小球到达轨道最低点的速度vM < vN

B.两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力FM > FN

C.小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间

D.磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处

 

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如图所示,光滑绝缘的水平面上,一个边长为L的正方形金属框,在水平恒力F作用下运动,穿过方向如图的有界匀强磁场区域。磁场区域的宽度为d(d >L)。已知ab边进入磁场时,线框的加速度恰好为零。则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较,下列分析正确的是

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A.线框中产生的感应电流方向相反

B.所受的安培力方向相反

C.两过程所用时间相等

D.进入磁场的过程中线框产生的热量较少

 

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如图所示为一台小型发电机示意图,磁场为水平方向。当线圈转到如图所示的水平位置时,下列判断正确的是

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A.通过线圈的磁通量最大

B.通过线圈的磁通量为零

C.线圈中产生的电动势最大

D.线圈中产生的电动势为零

 

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