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如图所示,有一间距为L且与水平方向成θ角的光滑平行轨道,轨道上端接有电容器和定值...

如图所示,有一间距为L且与水平方向成θ角的光滑平行轨道,轨道上端接有电容器和定值电阻,S为单刀双掷开关,空间存在垂直轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B。将单刀双掷开关接到a点,一根电阻不计、质量为m的导体棒在轨道底端获得初速度v0后沿着轨道向上运动,到达最高点时,单刀双掷开关接b点,经过一段时间导体棒又回到轨道底端,已知定值电阻的阻值为R,电容器的电容为C,重力加速度为g,轨道足够长,轨道电阻不计,求:

1)导体棒上滑过程中加速度的大小;

2)若已知导体棒到达轨道底端的速度为v,求导体棒下滑过程中定值电阻产生的热量和导体棒运动的时间。

 

(1) ;(2) 【解析】 (1)导体棒上滑的过程中,根据牛顿第二定律得 又,有 联立解得 (2)导体棒上滑过程中,有 导体棒下滑的过程中,由动量定理得 而 联立解得 导体棒下滑的过程中,由能量守恒定律得 解得  
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考点分析:
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如图,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为l,电阻不计,左侧接有定值电阻R,质量为m、电阻为r的导体杆,以初速度v0沿轨道滑行,在滑行过程中保持与轨道垂直且接触良好,整个装置处于方向竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁场中。宏观规律与微观规律有很多相似之处,导体杆速度的减小规律类似于放射性元素的半衰期,理论上它将经过无限长的时间衰减完有限的速度。

1)求在杆的速度从v0减小到的过程中:

①电阻R上产生的热量;

②通过电阻R的电量;

2)①证明杆的速度每减小一半所用的时间都相等;

②若杆的动能减小一半所用时间为t0,则杆的动量减小一半所用时间是多少?

 

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如图所示,匀强磁场的水平边界相距为d,磁感应强度大小为B、水平向里。质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线圈abcd,在磁场上方高h处由静止释放,已知cd边刚进入磁场时与cd边刚离开磁场时速度相等,不计空气阻力,在线圈穿过磁场的整个过程中

A.线圈产生的热量为mgd

B.L=d,则所用时间为d

C.L>d,则线圈ab边进磁场时的速度为

D.L<d,则线圈的最小速度为

 

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如图所示,竖直放置的形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场ⅠⅡ的高和间距均为d,磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g.金属杆(    )

A. 刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下

B. 穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间

C. 穿过两磁场产生的总热量为4mgd

D. 释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于

 

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如图所示,水平放置的U形导轨足够长,置于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=5T,导轨宽度L=0.4m,左侧与R=0.5Ω的定值电阻连接。右侧有导体棒ab跨放在导轨上,导体棒ab质量m=2.0kg,电阻r=0.5Ω,与导轨的动摩擦因数μ=0.2,其余电阻可忽略不计。导体棒ab在大小为10N的水平外力F作用下,由静止开始运动了x=40cm后,速度达到最大,取g=10m/s2.求:

(1)导体棒ab运动的最大速度是多少?

(2)当导体棒ab的速度v=1ms时,导体棒ab的加速度是多少?

(3)导体棒ab由静止达到最大速度的过程中,电阻R上产生的热量是多少?

 

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如图所示,平直光滑导轨ab间距为,导轨间有一边长为的正六边形匀强磁场区域,磁感应强度为,导轨右侧接一定值电阻,左侧一导体棒长正好为d,与导轨接触良好且可在导轨上横向自由滑动,导体棒单位长度电阻为,导轨及导线电阻不计,现让导体棒以速度匀速向右运动,从导体棒进入磁场区域开始计时,在通过磁场区域的过程中,定值电阻上流过的电流大小为I,导体棒受到的安培力大小为FR两端的电压大小为UR上的热功率为P,则IFUP分别随时间t变化的图象可能正确的是  

A. B.

C. D.

 

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