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如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与...

如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,电路中其它电阻不计.当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积.

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(1)根据导体棒处于平衡得出安培力的方向,再根据左手定则得出磁场的方向. (2)根据闭合电路欧姆定律求出总电流,再根据串并联电路的特点求出通过导体棒的电流,从而求出导体棒的发热功率. (3)导体棒ab在运动过程中,先向下做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时,做匀速直线运动,此时单位时间内扫过的面积最大. 【解析】 (1)由于导体棒处于平衡状态,可知安培力沿斜面向上,由左手定则可得磁场的方向垂直斜面向下.          (2)当S与1接通时 导体棒上的电流       导体棒的发热功率P=I2R=1.82×1.5W=4.86W           (3)S与1接通时,导体棒平衡有: F安-mgsinα=0 BIL-mgsinα=0                                      S与2接通后,导体棒切割磁感线产生电流,最后匀速运动单位时间内扫过面积最大 匀速运动时F安′-mgsinα=0                                       得单位时间扫过最大面积为 =3.4m2. 答:(1)磁场的方向垂直斜面向下. (2)S与1接通时,导体棒的发热功率为4.86W. (3)单位时间(1s)内扫过的最大面积为3.4m2.
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考点分析:
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A.仍静止不动       B.向下运动
C.向上运动         D.无法判断.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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