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如图所示,光滑的轻质定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为2 m的重物,另...

如图所示,光滑的轻质定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为2 m的重物,另一端系一质量为m、电阻为R的金属杆。在竖直平面内有足够长的平行金属导轨PQEF,其间距为L。在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计。一匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度为B0.开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而后匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦和接触电阻,重力加速度为g

1)求重物匀速下降时的速度v

2)求重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的热量QR

3)设重物下降h时的时刻t0,此时速度为v0,若从t0开始,磁场的磁感应强度B逐渐减小,且金属杆中始终不产生感应电流,试写出B随时间t变化的关系。

 

(1) (2)mgh- (3) 【解析】 (1)重物匀速下降时,金属杆匀速上升,金属杆受力平衡.设细线对金属杆的拉力为T,金属杆所受安培力为F 由平衡条件得:T=mg+F 由安培力公式得:F=B0IL 根据闭合电路欧姆定律有: 根据法拉第电磁感应定律E=B0Lv,对重物由平衡条件得T=2mg 综合上述各式,解得。 (2)设电路中产生的总热量为Q,由能量守恒定律得 由串联电路特点知,电阻R中产生的热量为,则: (3)金属杆中恰好不产生感应电流时,磁通量不变,则有Φ0=Φ1,即: B0hL=B(h+x)L 式中 对系统,由牛顿第二定律有: 则磁感应强度B随时间t变化的关系为:  
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如图所示,一个“U”形金属导轨靠绝缘的墙壁水平放置,导轨长L1.4 m,宽d0.2 m。一对长L10.4 m的等宽金属导轨靠墙倾斜放置,与水平导轨成θ角平滑连接,θ角可在060°调节后固定。水平导轨的左端长L20.4 m的平面区域内有匀强磁场,方向水平向左,磁感应强度大小B02 T。水平导轨的右端长L30.5 m的区域有竖直向下的匀强磁场B,磁感应强度大小随时间以1.0 T/s均匀变大。一根质量m0.04 kg的金属杆MN从斜轨的最上端静止释放,金属杆与斜轨间的动摩擦因数μ10.125,与水平导轨间的动摩擦因数μ20.5。金属杆电阻R0.08 Ω,导轨电阻不计。

1)求金属杆MN上的电流大小,并判断方向;

2)金属杆MN从斜轨滑下后停在水平导轨上,求θ角多大时金属杆所停位置与墙面的距离最大,并求此最大距离xm

 

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如图所示,竖直光滑导轨上端接入一定值电阻RC1C2是半径都为a的两圆形磁场区域,其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外,区域C1中磁场的磁感应强度随时间接B1=b+kt (k>0)变化,C2中磁场的磁感应强度恒为B2,一质量为m.电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过C2的圆心垂直地跨放在两导轨上,且与导轨接触良好,并恰能保持静止。则

A. 通过金属杆的电流大小为

B. 通过金属杆的电流方向为从BA

C. 定值电阻的阻值为R=

D. 整个电路的热功率p=

 

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某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪,测速原理如图所示.在传送带一端的下方固定有间距为、长度为的平行金属电极.电极间充满磁感应强度为、方向垂直传送带平面(纸面)向里、有理想边界的匀强磁场,且电极之间接有理想电压表和电阻,传送带背面固定有若干根间距为的平行细金属条,其电阻均为,传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中,且金属条与电极接触良好.当传送带以一定的速度匀速运动时,电压表的示数为.则下列说法中正确的是(    )

A.传送带匀速运动的速率为

B.电阻产生焦耳热的功率为

C.金属条经过磁场区域受到的安培力大小为

D.每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功为

 

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如图所示,在方向垂直纸面向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长adLcd2L.线框导线的总电阻为R.则在线框离开磁场的过程中,下列说法中正确的是( 

A.ad间的电压为

B.流过线框截面的电量为

C.线框所受安培力的合力为

D.线框中的电流在ad边产生的热量为

 

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如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为.一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T.将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g10m/s2sin37°=0.6

A.2.5m/s1W B.5m/s1W C.7.5m/s9W D.15m/s9W

 

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