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ab、cd为间距d=1m的光滑倾斜金属导轨,与水平面的夹角为θ=30°,导轨电阻...

abcd为间距d=1m的光滑倾斜金属导轨,与水平面的夹角为θ=30°,导轨电阻不计,acbd间都连接有一个R=4.8Ω的电阻,如图所示。空间存在磁感应强度B0=2T的匀强磁场,方向垂直于导轨平面向上.将一根金属棒放置在导轨上距acx0=0.5m处,金属棒的质量m=0.5kg,电阻r=0.8Ω.现闭合开关K将金属棒由静止释放,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与ac平行且与导轨接触良好.已知当金属棒从初始位置向下滑行x=1.6m到达MN处时已经达到稳定速度,金属导轨足够长,g10m/s2.则:

1)开关处于闭合状态时金属棒的稳定速度是多少?

2)开关处于闭合状态时金属棒从释放到运动至MN处的过程中,忽略电流变化引起的电磁辐射损失,连接在ac间的电阻R上产生的焦耳热是多少?

3)开关K断开后,若将由静止释放金属棒的时刻记作t=0,从此时刻开始,为使金属棒中不产生感应电流,可让磁感应强度按一定规律变化.试写出磁感强度B随时间t变化的表达式.

 

(1)2m/s (2)1.125J (3) 【解析】 (1)当金属棒受到的安培力与重力沿斜面的分力相等时,导体棒受到的合力为零,导体棒做匀速直线运动,速度最大,达到稳定状态,由安培力公式及平衡条件即可求出棒下滑的最大速度。 (2)由能量守恒定律求解电阻上产生的焦耳热。 (3)为使金属棒中不产生感应电流,回路中磁通量应不变,据此列式求解。 (1)导体切割磁感线产生感应电动势: 开关闭合时,导体棒作为电源,上下两个定值电阻并联: 根据闭合电路欧姆定律: 整个运动过程,根据牛顿第二定律得: 当棒运动的加速度为零时速度最大,可解得: (2)从棒由静止释放到达到最大速度的过程中,由能量守恒定律得: 可解得: 故电阻上产生的焦耳热为: (3)当回路中的总磁通量不变时,棒中不产生感应电流,沿导轨做匀加速运动。则有: 由牛顿第二定律得: 联立解得:
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如图,在平面直角坐标系xOy中,第一象限内有一条通过坐标原点的虚线,虚线与y轴正方向夹 角为30°,在虚线与x轴正方向之间存在着平行于虚线向下的匀强电场。在第四象限内存在一个长方形 的匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度为B,方向垂直坐标平面向外。一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从虚线上某点以一定的初速度垂直电场方向射入电场,经过电场偏转后,该粒子恰从x轴上的P点以速度v射入匀强磁场区域,速度c的方向与x轴正方向夹角为60°,带电粒子在磁场中做匀速圆周 运动,经磁场偏转后,粒子射出磁场时速度方向沿x轴负方向,随后粒子做匀速直线运动并垂直经过一y 轴上的Q点。已知OP=L,不计带电粒子重力。求:

1)匀强电场的电场强度E的大小;

2)带电粒子在电场和磁场中运动时间之和;

3)矩形磁场区域的最小面积和Q点的位置坐标。

 

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如图所示,在光滑的水平面上放置一长为的长木板且上表面水平,右端并排放置一带有光滑圆弧轨道的滑块(圆效轨道的半径足够大),长木板的上表面与圆弧轨道的最低点相切,可视为质点的木块放在长木板的正中央.已知长木板的质量为m1=lkg,圆弧轨道的质量为m2=2kg,木块的质量为m3=0.98kg,质量为m4=20g,的子弹以水平向右的速度打中木块并留在其中,且子弹与木块相互作用的时间可不计,重力加速度为.求:

1)若木块能滑上圆弧轨道,则木块与长木板间的动摩擦因数应满足的条件:

2)如果,则木块运动到B点所用的时间:

3)如,木块上升的最大高度.

 

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如图所示,浅色传送带与地面倾角θ=37°,从AB长度为L=7.25m,传送带以v0=5m/s的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速地放一个黑色煤块,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5.煤块在传送带上经过会留下黑色划痕,已知sin37°=0.6g=10m/s2,求:

1)煤块从AB的时间.

2)煤块从AB的过程中传送带上形成划痕的长度.

3)若煤块的质量是1kgAB的过程中系统因摩擦产生的热量

4)在解决功、能问题时,先确定研究对象,该题如果研究煤块的动能增加量,选择什么做研究对象(填单个物体或者系统);研究摩擦生热时选择什么做研究对象,(填单个物体或者系统)。摩擦生热问题应确定对地位移还是相对位移?

 

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水平地面上固定一光滑圆弧轨道,轨道下端的水平面与小车 C 的上表面平滑连接(如图所示),圆弧轨道上有一个小滑块A,质量为mA4kg,在距圆弧轨道的水平面高h1.8 m 处由静止下滑,在小车C的最左端有一个质量mB2kg的滑块B,滑块AB均可看做质点,滑块AB碰撞后粘在一起,已知滑块 AB 与车C的动摩擦因数均为μ0.5,车 C与水平地面的摩擦忽略不计.取 g10 m/s2.求:

1)滑块AB碰撞后瞬间的共同速度的大小;

2)若小车长0.64米,且滑块 AB 恰好没有从小车上滑下,求小车的质量

 

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如图所示,AB分別为两个完全相同的圆弧槽,并排放在光滑的水平面上,两槽最低点相接触且均与水平面相切。A的左侧紧靠固定物块PAB圆弧半径均为R=0.2 m,质量均为M =3kg。质量为m=2kg可视为质点的小球C从距A槽上端点a高为h=0.6m处由静止下落到A槽,经A槽后滑到B槽,最终滑离B槽。g10 m/s2,不计切摩擦,水平面足够长。求:

1)小球C第一次滑到A槽最低点时速度的大小;

2)小球C第一次从B槽上端b点飞离槽后所能上升的最大髙度(距水平面);

3)在整个运动过程中B糟最终获得的最大动能;

4)若B槽与小球C质量Mm未知,其他条件不变,要使小球C只有一次从最低点滑上B槽,则质量Mm的关系应满足的条件。

 

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