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如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值...

如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻.导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触.斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场.现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止.当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨.当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动.已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计.求
(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度Ia,与定值电阻R中的电流强度IR之比;
(2)a棒质量ma
(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F.

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(1)由串并联电路的电流规律可得出两电阻中电流之比; (2)对b棒由受力平衡可求得Ib,由(1)可求得Ia;因a棒离开磁场后机械能守恒,故返回磁场时的速度相等,则由返回磁场时做匀速运动可由受力平衡得出a的速度,联立各式可得出a的质量; (3)已知Ib,则由安培力公式可求得b受到的安培力. 【解析】 (1)a棒为电源,b棒和电阻R等值电阻    (2)b棒保持静止,则mbg sinθ=BIbL Ib=① Ia=2Ib  ② a棒脱离磁场后机械能守恒,返回磁场时速度与离开时速度相等,为V, 返回进入磁场时匀速下降,则有:mag sinθ= V=③ A棒匀速上升时 切割磁感线  Ia=④ 由①---④得     (3)Ia=2Ib  Ib= F=magsinθ+BIaL            b受到的安培力: .
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考点分析:
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竖直放置的平行金属导轨上端连接一电阻R,质量为m的金属棒与导轨接触良好,并能无摩擦下滑.在金属棒的下方有一垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,磁场上边界距金属棒的高度为H,如图所示.把金属棒由静止释放,金属棒在磁场中的运动情况如何?(金属棒与导轨的电阻不计,两平行导轨的间距为L)

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B.金属棒ab上的电流方向是由b向a
C.金属棒cd所受安培力的大小等于manfen5.com 满分网
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如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M'N'是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象.已知金属线框的质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4均为已知量(下落过程中线框abcd始终在竖直平面内,且bc边始终水平).根据题中所给条件,以下说法正确的是( )
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A.可以求出金属线框的边长
B.线框穿出磁场时间(t4-t3)等于进入磁场时间(t2-t1
C.线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向相同
D.线框穿出磁场与进入磁场过程产生的焦耳热相等
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矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,如图甲所示,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,则( )
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A.从0到t1时间内,导线框中电流的方向为adcba
B.从0到t1时间内,导线框中电流越来越小
C.从t1到t2时间内,导线框中电流越来越大
D.从t1到t2时间内,导线框bc边受到安培力大小保持不变
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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