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如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端...

如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5kg、电阻均为2Ω.ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让cd棒从静止开始下滑,直至与ab相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R上产生的热量为0.5J,已知细线能承受的最大拉力为5N.求细绳被拉断时:(g=10m/s2,sin37°=0.6)
(1)ab棒中的电流大小;
(2)cd棒的速度大小;
(3)cd棒下滑的距离.

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(1)对ab棒受力分析,求出绳子被拉断时的安培力大小,从而根据F=BIabL得出ab棒中的电流大小. (2)根据ab棒的电流,结合闭合电路欧姆定律求出cd棒的电动势,再根据E=BLv求出cd棒的速度大小. (3)通过ab棒、cd棒以及电阻R的电流关系是定值,根据此过程中电阻R上产生的热量,结合Q=I2Rt求出ab、cd棒上产生的热量,根据能量守恒定律得出cd棒下滑的距离. 【解析】 (1)细绳被拉断瞬时,对ab棒受力分析得,Fm cos37°=mgsin37°+BIabL       代入数据解得,Iab=1A                (2)分析电路可知,Iab=IR,Icd=Iab+IR=2A           根据闭合欧姆定可得, 联立可得,v=6 m/s (3)金属棒cd从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得,, 代入数据解得,Qab=QR=0.5J,Qcd=(2I)2Rcdt=4I2Rabt=2J       由能量守恒得, 解得s=4m
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考点分析:
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(1)粒子从O点射入磁场时的速度v;
(2)匀强电场的场强E和匀强磁场的磁感应强度B
(3)粒子从O点运动到P点所用的时间.

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A.力F一直增大
B.弹簧的弹性势能一直增大
C.木块A的动能和重力势能之和先增大后减小
D.两木块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能先增大后减小
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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