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如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为...

如图(a)所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内。

1)求导体棒所达到的恒定速度v2

2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?

3)导体棒以恒定速度运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大?

4)若t0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动,经过较短时间后,导体棒也做匀加速直线运动,其v-t关系如图B.所示,已知在时刻t导体棋睥瞬时速度大小为vt,求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。

 

(1)(2) (3) (4) 【解析】试题分析:导体棒受力平衡,可求所达到的恒定速度v2,为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过所受的最大安培力,即导体棒不动时,安培力最大,由受力平衡可求;根据能量守恒、功率关系求解;对导体棒受力分析由牛顿第二定律,且加速度为斜率. 【解析】 (1)有电磁感应定律,得 E=BL(v1﹣v2) 闭合电路欧姆定律 I= 导体棒所受安培力 速度恒定时有 可得 (2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过所受的最大安培力,即导体棒不动时,安培力最大为 (3)根据能量守恒,单位时间内克服阻力所做的功,即摩擦力的功率 电路中消耗的电功 (4)因导体棒要做匀加速运动,必有v1﹣v2为常数,设为△v,则: 则 可解得
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考点分析:
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水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,问距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(见右上图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如右下图。(取重力加速度g=10m/s2)

(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?

(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;磁感应强度B为多大?

(3)由v—F图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

 

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如图所示,矩形裸导线框长边的长度为2l,短边的长度为l,在两个短边上均接有电阻R,其余部分电阻不计。导线框一长边与x轴重合,左边的坐标x=0,线框内有一垂直于线框平面的磁场,磁场的磁感应强度满足关系B=B0sin()。一光滑导体棒AB与短边平行且与长边接触良好,电阻也是R。开始时导体棒处于x=0处,从t=0时刻起,导体棒AB在沿x方向的力F作用下做速度为v的匀速运动,求:

(1)导体棒AB从x=0到x=2l的过程中力F随时间t变化的规律;

(2)导体棒AB从x=0到x=2l的过程中回路产生的热量。

 

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如图所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨上端跨接一阻值为R的电阻(导轨电阻不计)。两金属棒a和b的电阻均为R,质量分别为,它们与导轨相连,并可沿导轨无摩擦滑动。闭合开关S,先固定b,用一恒力F向上拉,稳定后a以的速度匀速运动,此时再释放b,b恰好保持静止,设导轨足够长,取

(1)求拉力F的大小;

(2)若将金属棒a固定,让金属棒b自由滑下(开关仍闭合),求b滑行的最大速度

(3)若断开开关,将金属棒a和b都固定,使磁感应强度从B随时间均匀增加,经0.1s后磁感应强度增到2B时,a棒受到的安培力正好等于a棒的重力,求两金属棒间的距离h。

 

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一有界匀强磁场区域如图甲所示,质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L,线圈一半在磁场内,一半在磁场外,磁感强度为B0t=0时刻磁场开始均匀减小,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动,v-t图象如图乙,图中斜向虚线为过0点速度图线的切线,数据由图中给出,不考虑重力影响。

⑴磁场磁感强度的变化率。

t3时刻回路电功率。

 

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如图(A)所示,固定于水平桌面上的金属架cdef,处在一竖直向下的匀强磁场中,磁感强度的大小为B0,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦地滑动,此时adeb构成一个边长为l的正方形,金属棒的电阻为r,其余部分的电阻不计。从t=0的时刻起,磁场开始均匀增加,磁感强度变化率的大小为kk=)。求:

(1)用垂直于金属棒的水平拉力F使金属棒保持静止,写出F的大小随时间t变化的关系式。

(2)如果竖直向下的磁场是非均匀增大的(即k不是常数),金属棒以速度v0向什么方向匀速运动时,可使金属棒中始终不产生感应电流,写出该磁感强度Bt随时间t变化的关系式。

(3)如果非均匀变化磁场在0—t1时间内的方向竖直向下,在t1t2时间内的方向竖直向上,若t=0时刻和t1时刻磁感强度的大小均为B0,且adeb的面积均为l2。当金属棒按图(B)中的规律运动时,为使金属棒中始终不产生感应电流,请在图(C)中示意地画出变化的磁场的磁感强度Bt随时间变化的图像(t1-t0=t2-t1<

 

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