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如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的...

如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻.区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为x.一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于轨道上,与导轨垂直且接触良好,受到水平拉力F=(0.5v+0.4) N(v为某时刻金属棒运动的瞬时速度)的作用,从磁场的左边界由静止开始运动.已知l=1 m,m=1 kg,R=0.3 Ω,r=0.2 Ω,x=0.8 m,如果测得电阻R两端的电压U随着时间是均匀增大的,那么:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动;

(2)金属棒到达ef处的速度应该有多大;

(3)分析并求解磁感应强度B的大小.

 

(1) 金属棒必做初速度为零的匀加速直线运动(2) vef=0.8m/s.(3) B=0.5 T 【解析】 (1) (3分)因电阻两端的电压U随着时间t是均匀增大的,即:U∝t 而U=IR=R=v,即U∝v 所以v∝t,于是可以断定:金属棒必做初速度为零的匀加速直线运动 (2) (4分)设金属棒运动的加速度为a,在t=0时v=0,应用牛顿第二定律有 0.4 N=ma 解得a=0.4 m/s2 所以由v=2ax,解得vef=0.8m/s. (3) (4分)根据题意,在金属棒运动的一般状态下,应用牛顿第二定律有: (0.5v+0.4)-v=ma 又因为ma=0.4为恒量,所以必有0.5= 解得B=0.5 T.
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(1)指示灯上的电压;

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说明: 6ec8aac122bd4f6e

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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说明: 6ec8aac122bd4f6e 说明: 6ec8aac122bd4f6e

                      甲        乙

说明: 6ec8aac122bd4f6e说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.棒中感应电流的方向由ab                                

B.棒所受安培力的大小为

C.棒两端的电压为

D.棒动能的减小量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热之和

 

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