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如图所示,水平放置的平行金属导轨宽度为d=1 m,导轨间接有一个阻值为R=2 Ω...

如图所示,水平放置的平行金属导轨宽度为d=1 m,导轨间接有一个阻值为R=2 Ω的灯泡,一质量为m=1 kg的金属棒跨接在导轨之上,其电阻为r=1 Ω,且和导轨始终接触良好.整个装置放在磁感应强度为B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使金属棒从静止开始向右运动.求

(1)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,施加的水平恒力为F=10 N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?

(2)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,施加的水平力功率恒为P=6 W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?

(3)若金属棒与导轨间是光滑的,施加的水平力功率恒为P=20 W,经历t=1 s的过程中灯泡产生的热量为QR=12 J,则此时金属棒的速度v3是多少?

 

(1) 6 m/s;(2) v2=1.5 m/s;(3)2 m/s. 【解析】(1)由和F安=BId 可得F安 根据平衡条件可得F=μmg+F安 联立解得v1=6 m/s (2)稳定后 且P=Fv2 联立解得v2=1.5 m/s (3)金属棒和灯泡串联,由Q=I2Rt得灯泡和金属棒产生的热量比 根据能量守恒 解得v3=2m/s  
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考点分析:
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如图所示间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1a2b2c2分别固定在两个竖直面内.在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场.电阻R0.3 Ω、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆KSQ分别放置在导轨上S杆的两端固定在b1b2KQ杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好.一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂绳上穿有质量m20.05 kg的小环.已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑K杆保持静止Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动.不计导轨电阻和滑轮摩擦绳不可伸长.取g10 m/s2sin 37°0.6cos 37°0.8.求:

(1)小环所受摩擦力的大小;

(2)Q杆所受拉力的瞬时功率.

 

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如图甲所示不计电阻的平行金属导轨竖直放置导轨间距为L1 m上端接有电阻R3 Ω虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m0.1 kg、电阻r1 Ω的金属杆abOO′上方某处垂直导轨由静止释放杆下落过程中始终与导轨保持良好接触杆下落过程中的vt图象如图乙所示(g10 m/s2).求:

(1)磁感应强度B

(2)杆在磁场中下落0.1 s过程中电阻R产生的热量.

 

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如图所示两平行金属导轨位于同一水平面上相距l左端与一电阻R相连;整个系统置于匀强磁场中磁感应强度大小为B方向竖直向下.一质量为m的导体棒置于导轨上在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ重力加速度大小为g导轨和导体棒的电阻均可忽略.求:

(1)电阻R消耗的功率;

(2)水平外力的大小.

 

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做磁共振检查时对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流.某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈线圈的半径r=5.0 cm线圈导线的横截面积A=0.80 cm2电阻率ρ=1.5 Ω·m如图所示匀强磁场方向与线圈平面垂直若磁感应强度B0.3 s内从1.5 T均匀地减小为零(计算结果保留一位有效数字):

(1)该圈肌肉组织的电阻R;

(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;

(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.

 

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如图所示MNPQ是与水平面成θ角的两条平行光滑且足够长的金属轨道其电阻忽略不计.空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场磁感应强度大小为B.导体棒abcd垂直于轨道放置且与轨道接触良好每根导体棒的质量均为m电阻均为r轨道宽度为L与轨道平行的绝缘细线一端固定另一端与ab棒中点连接细线承受的最大拉力Tm2mgsin θ.今将cd棒由静止释放则细线被拉断时cd棒的(  )

A. 速度大小是

B. 速度大小是

C. 加速度大小是2gsin θ

D. 加速度大小是0

 

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