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如图(甲)所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根水平放置的平行导轨,导轨的间距为 ...

如图(甲)所示,在竖直向下的匀强磁场中,有两根水平放置的平行导轨,导轨的间距为 L,左端连接有阻值为 R的电阻.有一质量为 m的导体棒ab垂直放置在导轨上,距导轨左端恰好为L.导轨所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场,不计导轨和导体棒的电阻,棒与导轨间的摩擦可忽略.

1)若在一段时间t0内,磁场的磁感应强度从0开始随时间t均匀增大,t0时刻,B=B0,如图(乙)所示.在导体棒ab上施加一外力,保持其静止不动,求:

a.这段时间内棒中的感应电流的大小和方向;

b.在时刻施加在棒上的外力的大小和方向.

2)若磁场保持B=B0不变,如图(丙)所示,让导体棒ab以初速度v0 向右滑动,棒滑行的最远距离为s.试推导当棒滑行的距离为λs时(0λ1),电阻R上消耗的功率

 

(1)a.,方向b→a;b. ,方向水平向右;(2)见解析; 【解析】 试题分析:(1)a.在0~t0时间内 ab棒上感应电流 由楞次定律知,棒中感应电流的方向b→a. b.在0~t0时间导体棒ab静止,所以F外=FA,方向与安培力反向. 棒受到的安培力 FA=BIL 在 t0/2时刻, ,所以,安培力方向水平向左. 所以外力大小为,方向水平向右. (2)设经时间t,棒滑行的距离为x,速度变为v. 由法拉第电磁感应定律,此时的感应电动势E=B0Lv 感应电流 棒受到的安培力FA=B0IL,即 将时间t分为n小段,设第i小段时间间隔为△t,ab棒在此段时间间隔的位移为△x,规定向右的方向为正,由动量定理﹣FA△t=m△v 又 v△t=△x 所以 在整个过程中 即 , 当x=s时,v=0,有 当x=λs时, 解得 v=v0(1﹣λ) 此时产生的感应电动势E=B0Lv=B0Lv0(1﹣λ) 此时电阻R上消耗的功率 考点: 法拉第电磁感应定律;动量定理 【名师点睛】此题是电磁和力学综合题;解决本题的关键是运用动量定理列式,得到变减速运动的末速度与初速度的关系,如动量定理没学过,可运用牛顿第二定律和加速度的定义式结合解答。  
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考点分析:
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如图所示,电压为U的两块平行金属板MNM板带正电。x轴与金属板垂直,原点ON金属板上的小孔重合,在O≤X≤d区域存在垂直纸面的匀强磁场B1 (图上未画出)和沿y轴负方向小为的匀强电场,B1Ey轴方向的区域足够大。有一个质量为m,带电量为q的带正电粒子(粒子重力不计),从靠近M板内侧的P P点在x轴上)由静止释放后从N板的小孔穿出后沿x轴做直线运动;若撤去磁场B1,在第四象限x>d的某区域加上左边界与y轴平行且垂直纸面的匀强磁场B2(图上未画出),为了使粒子能垂直穿过x轴上的Q点,Q点坐标为()。求

1)磁感应强度B1的大小与方向;

2)磁感应强度B2的大小与方向;

3)粒子从坐标原点O运动到Q点所用的时间t

 

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如图所示,一个系在丝线下端的带正电、可视为点电荷的小球B,静止在图示位置.若固定的带正电、可视为点电荷的小球A的电量为QB球的质量为m,电量为q,丝线偏向角为θAB在同一水平线上,整个装置处在真空中.

1)小球B所在位置的电场强度的大小为多少?方向如何?

2AB两球之间的距离为多少?

 

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用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,已知重力加速度为g,即可验证机械能守恒定律.

下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器件;

B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;

C.用天平测量出重锤的质量;

D.先释放悬挂纸带的夹子,然后接通电源开关打出一条纸带;

E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能在误差范围内是否等于增加的动能.

其中没有必要或操作不恰当的步骤是____________(填写选项对应的字母)

如图2所示是实验中得到一条纸带,将起始点记为O,并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点,分别记为ABCDEF,量出与O点的距离分别为h1h2h3h4h5h6,使用交流电的周期为T,设重锤质量为m,则在打E点时重锤的动能为____________,在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为__________

在本实验中发现,重锤减少的重力势能总是______(填大于小于)重锤增加的动能,主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用,为了测定阻力大小,可算出问中纸带各点对应的速度,分别记为v1v6, 并作vn2—hn图象,如图3所示,直线斜率为k,则可测出阻力大小为______________

 

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如图甲,一带电物块无初速度地放上皮带轮底端,皮带轮以恒定大小的速率沿顺时针传动,该装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中,物块由底端E运动至皮带轮顶端F的过程中,其v-t图像如图乙所示,物块全程运动的时间为45 s,关于带电物块及运动过程的说法正确的是

A该物块带负电

B皮带轮的传动速度大小一定为lm/s

C若已知皮带的长度,可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移

D在2s~45s内,物块与皮带仍可能有相对运动

 

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某同学设计的“电磁弹射”装置如图所示,足够长的光滑金属导轨电阻不计水平固定放置,间距为l,磁感应强度大小为B的磁场垂直于轨道平面向下。在导轨左端跨接电容为C的电容器,另一质量为m、电阻为R的导体棒垂直于导轨摆放。先断开电键S,对电容器充电,使其带电量为Q,再闭合电键S,关于该装置及导体棒的运动情况下列说法正确的是

A要使导体棒向右运动,电容器的b极板应带正电

B导体棒运动的最大速度为

C导体棒运动过程中,流过导体棒横截面的电量为Q

D导体棒运动过程中感应电动势的最大值为

 

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