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如图所示,光滑平行金属导轨固定在水平面上, 导轨间距L=0.5m, 左端连接R=...

如图所示,光滑平行金属导轨固定在水平面上, 导轨间距L=05m, 左端连接R=05Ω的电阻,右端连接一对金属卡环导轨间MN右侧含MN存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场磁感强度的B-t图如图乙所示质量为m=1kg的金属棒与质量也为m的物块通过光滑滑轮由绳相连,绳始终处于绷紧状态PQ、MN到右端卡环距离分别为175m和15mt=0时刻由PQ位置静止释放金属棒,棒与导轨始终接触良好,滑至导轨右端被卡环卡住不动金属导轨、卡环、金属棒的电阻均不计,g取10m/s2

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求:1金属棒进入磁场时的速度;

2金属棒进入磁场时受到的安培力;

3在0~6s时间内电路中产生的焦耳热

 

(1)5m/s (2)10N (3)375J 【解析】 试题分析:(1)设棒到达MN时的速度为v,物块下落的高度为:h=xPQ-xMN=2.5m, 这个过程中棒和物块组成的系统机械能守恒: 解得:=5m/s (2)设这个过程所用时间为t1,由运动学公式:h= 解得t1=1s,由图乙可知此时磁感应强度B=2T 在MN位置进入磁场时感应电动势为E=BLv 回路中的电流I= 棒进入磁场时安培力:F=BIL 解得F=10N (3)进入磁场时,棒受的安培力大小等于物块所受的重力,所以棒在磁场中做匀速直线运动。 设在磁场中的运动时间为t2,由运动学公式:xMN=v t2 解得t2=3s t2+t2=4s,所以棒被卡住的同时磁感应强度B开始变化。 0~4s电路中产生的焦耳热Q1=I2Rt2=150J 4s~6s,由法拉第电磁感应定律:=7.5V 产生的热量Q2==225J 所以0~6s产生的焦耳热:Q=Q1+Q2=375J 考点:法拉第电磁感应定律;机械能守恒定律;物体的平衡  
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考点分析:
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求:1ac棒中感应电动势的大小和方向;

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矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,从中性面开始转动180°角的过程中,平均感应电动势和最大感应电动势之比为____________。

 

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