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如图所示,在竖直平面内固定有光滑平行导轨,间距为L,下端接有阻值为R的电阻,空间...

如图所示,在竖直平面内固定有光滑平行导轨,间距为L,下端接有阻值为R的电阻,空间存在与导轨平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒ab与上端固定的弹簧相连并垂直导轨放置。初始时,导体棒静止,现给导体棒竖直向下的初速度v0,导体棒开始沿导轨往复运动,运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触。若导体棒电阻r与电阻R的阻值相等,不计导轨电阻,则下列说法中正确的是

A. 导体棒往复运动过程中的每个时刻受到的安培力方向总与运动方向相反

B. 初始时刻导体棒两端的电压Uab=BLv0

C. 若导体棒开始运动后到速度第一次为零时,下降的高度为h,则通过电阻R的电量为

D. 若导体棒开始运动后到速度第一次为零时,下降的高度为h,此过程导体棒克服弹力做功为W,则电阻R上产生的焦耳热Q=mv2+mgh-W

 

AC 【解析】 根据右手定则判断出初始时刻感应电流的方向,再根据左手定则判断出安培力的方向;由E=BLv0和欧姆定律求解导体棒两端的电压;导体棒开始运动后到速度第一次为零时,下降的高度为h,则通过电阻R的电量为;根据能量守恒求解在金属棒整个运动过程中,电阻R上产生的焦耳热; A、导体棒竖直向下运动,由右手定则判断可知:ab中产生的感应电流方向从b→a,由左手定则判断得知ab棒受到的安培力竖直向上;导体棒竖直向上运动,由右手定则判断可知:ab中产生的感应电流方向从a→b,由左手定则判断得知ab棒受到的安培力竖直向下,所以导体棒往复运动过程中的每个时刻受到的安培力方向总与运动方向相反,故A正确; B、导体棒开始运动的初始时刻,ab棒产生的感应电势为,由于,所以导体棒两端的电压,故B错误; C、导体棒开始运动后到速度第一次为零时,下降的高度为h,则通过电阻R的电量为,故C正确; D、由于导体棒运动过程中产生电能,所以导体棒开始运动后速度第一次为零时,根据能量守恒定律得知产生的焦耳热,所以电阻R上产生的焦耳热,故D错误; 故选AC。
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考点分析:
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在三角形ABC区域中存在着磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,三边电阻均为R的三角形导线框abc沿AB方向从A点以速度v匀速穿过磁场区域。如图所示,ab =LAB =2L,∠abc=ABC=90°,∠acb=ACB=30°。线框穿过磁场的过程中

A. 感应电流先沿逆时针方向,后沿顺时针方向

B. 感应电流先增大,后减小

C. 通过线框的电荷量为

D. cb两点的最大电势差为

 

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如图所示,两个宽度均为L的匀强磁场垂直于光滑水平桌面,方向相反,磁感应强度大小相等.高为L上底和下底长度分别为L2L的等腰梯形金属框水平放置,现使其匀速向右穿过磁场区域,速度垂直梯形底边,从图示位置开始x=0,以逆时针方向为电流的正方向,下列四幅图中能够反映线框中电流随金属框向右移动距离x关系的是(     )

A.  B.

C.  D.

 

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如图甲所示,在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环,圆环所围面积为0.1m2,圆环电阻为0.2Ω。在第1s内圆环中的感应电流I从上往下看为顺时针方向。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(其中在45s的时间段呈直线)。则(  )

A.05s时间段,感应电流先减小再增大

B.02s时间段感应电流沿顺时针方向,在25s时间段感应电流也沿顺时针方向

C.05s时间段,圆环最大发热功率为5.0×104W

D.02s时间段,通过圆环横截面的电荷量为5.0×101C

 

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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。

 

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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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