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如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距...

如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距离 l = 0.50m.轨道的MM′端之间接一阻值R =0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R0 = 0.50m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B = 0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d = 0.80m,且其右边界与NN′重合.现有一质量 m = 0.20kg、电阻 r = 0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s = 2.0m处.在与杆垂直的水平恒力 F =2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数 μ= 0.10,轨道的电阻可忽略不计,取 g = 10m/s2,求:

(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;

(2)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热.    

说明: 6ec8aac122bd4f6e 

 

(1)设导体杆在 F 的作用下运动到磁场的左边界时的速度为υ1, 根据动能定理则有(F -μmg)s = mυ   (2分) 导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势 E = Blυ1 (1分)  此时通过导体杆的电流大小  I =E / (R + r) = 3.8A(或3.84A)(2分) 根据右手定则可知,电流方向为 b 向 a. (1分) (2) 设导体杆离开磁场时的速度大小为υ2,运动到圆轨道最高点的速度为υ3,因导体杆恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点,根据牛顿第二定律,对导体杆在轨道最高点时有  mg = mυ / R0 (1分) 对于导体杆从NN ′运动至 PP′的过程, 根据机械能守恒定律有 mυ = mυ + mg2R0 (1分) 解得   υ2 = 5.0m/s                          (1分) 导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能ΔE = mυ - mυ = 1.1J (1分) 此过程中电路中产生的焦耳热为 Q =ΔE - μmgd = 0.94J (2分) 【解析】略
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考点分析:
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在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成60º角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求:

⑴M、N两点间的电势差UMN

⑵粒子在磁场中运动的轨道半径r;

⑶粒子从M点运动到P点的总时间t.

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图所示,水平U形光滑导轨,宽度为L=1m,导轨电阻忽略不计,ab杆的电阻 r=0.1Ω,定值电阻R= 0. 3Ω。匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,方向垂直导轨向上,现用力F拉动ab杆由静止开始向右加速前进2m时恰以2m/s的速度作匀速运动。求此时:

(1)a、b间的电势差 ;

(2)ab杆所受的安培力大小和方向;

(3)ab杆加速过程中通过ab杆的电量q。

 说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图所示,一束电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为θ=300。(不计电子重力)求:

(1) 电子的质量m=?  

(2) 电子在磁场中的运动时间t=?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图为“研究电磁感应现象”的实验装置. 说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)将图中所缺的导线补画完整.

(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指  针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的情况有:

a.将A线圈迅速插入B线圈时,灵敏电流计指针将向_______ 偏转一下.

b.A线圈插入B线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针将向_____偏转一下.

 

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穿过每匝线圈的磁通量的变化情况如图所示,线圈的匝数为10匝,则线圈内的感应电动势的最大值是          V,最小值是        V。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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