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如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN.导轨平面与水...

如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B=1T.将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计.现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度,cd距离NQ为s=2m.试解答以下问题:(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大?
(2)金属棒达到的稳定速度是多大?
(3)当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少?
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)?

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对金属棒进行受力分析,达到稳定速度时,即为做匀速运动,根据平衡条件列出等式求解. 根据能量守恒得,重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热. 要使金属棒中不产生感应电流,则穿过线框的磁通量不变.同时棒受到重力、支持力与滑动摩擦力做匀加速直线运动.从而可求出磁感应强度B应怎样随时间t变化的. 【解析】 (1)达到稳定速度时,有 F安=BIL mgsinθ=F安+μmgcosθ  I==0.2 A   (2)E=BLv   I= v==2m/s  (3)根据能量守恒得,重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热. E=mgsin37°s-μmgcos37°s-mv2=0.1J (4)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动. mgsinθ-μmgcosθ=ma a=gsinθ-μgcosθ=2m/s2 BLs=BL(s+vt+at2) B== T. 答:(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流是0.2 A; (2)金属棒达到的稳定速度是2m/s; (3)当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是0.1J; (4)磁感应强度B随时间t变化关系式为:B= T.
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考点分析:
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如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B.足够长的光滑绝缘斜面固定在水平面上,斜面倾角为30°.有一带电的物体P静止于斜面顶端且物体P对斜面无压力.若给物体P以水平的初速度向右抛出,同时另有一不带电的物体Q从A处由静止开始沿斜面滑下(P、Q均可视为质点),P、Q两物体运动轨迹在同一竖直平面内.一段时间后,物体P恰好与斜面上的物体Q相遇,且相遇时物体P的速度方向与其水平初速度方向的夹角为60°.已知重力加速度为g,求:
(1)P、Q相遇所需的时间;
(2)物体P在斜面顶端的初速度的大小.

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如图所示,光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置,其间距d=1m,右端通过导线与阻值RL=8Ω的小灯泡L相连,金属棒的电阻的电阻为r=2Ω,导轨区域内有竖直向下磁感应强度B=1T的匀强磁场,一金属棒在恒力F=0.8N力作用下匀速通过磁场.(不考虑导轨的电阻,金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触).求:
(1)金属棒运动速度的大小;
(2)小灯泡的电功率.

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在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流为I,长为L,质量为m的导体棒,如图所示,试求:
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,应加匀强磁场B的最小值和方向.

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(1)感应电流方向
(2)感应电动势最大值
(3)感应电动势平均值.

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如左图所示,虚线方框内是由电阻、电源组成的线性网络电路,为了研究它的输出特性,将电流表、电压表、滑动变阻器按图的方式连接在它的输出端A、B之间.开关S闭合后,实验中记录的6组电流表示数I、电压表示数U如下表所示.
I(A)U(V)
0.062.54
0.102.50
0.202.39
0.302.38
0.402.20
0.502.10
(1)试根据这些数据在坐标纸上画出U-I图线.
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(2)若将方框内的电路等效成电动势为E、内电阻为r的电源,从图线上求出电源的电动势E=______V,内电阻r=______Ω.
(3)若电流表内阻为0,当滑动变阻器的滑片移至最上端时,电流表示数是______A.
(4)变阻器滑片移动过程中,滑动变阻器的最大功率是______W.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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