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如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R...

如图所示,光滑的平行水平金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间连接一个阻值为R的电阻,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距.现用一个水平向右的力F拉棒ab,使它由静止开始运动,棒ab离开磁场前已做匀速直线运动,棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计,Fab与初始位置的距离x变化的情况如图,已知.求:

(1)棒ab离开磁场右边界时的速度;

(2)棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能;

(3)满足什么条件时,棒ab进入磁场后一直做匀速运动.

 

(1) (2) (3) 【解析】 (1)设离开右边界时棒ab速度为υ,则有:E=Blv            对棒有:2F0-BIl=0    联立解得: 故棒ab离开磁场右边界时的速度为:. (2)在ab棒运动的整个过程中,根据动能定理有: F0d0+2F0d−W安=mυ2−0        由功能关系:E电=W安 联立解得:E电=F0(d0+2d)− 故棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能为:E电=F0(d0+2d)− . (3)设棒刚进入磁场时的速度为υ0,则有:F0d0=mυ02−0 当v0=v, 故当d0满足满足条件为:d0=时,进入磁场后一直匀速运动.
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考点分析:
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如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2 m,宽为d=0.5 m的光滑金属“U”型导轨,导轨右端接有R1=2 ΩR2=6 Ω的两个电阻,在“U”型导轨右侧l=1 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻.质量为m=0.1 kg,内阻r=0.5 Ω,导体棒abv0=2 m/s初速度从导轨的左端开始向口运动,导轨的电阻忽略不计,g10 m/s2。求:

(1)第一秒内流过ab电流的大小及方向;

(2)第一秒内流过电阻R1的电荷量;

(3) ab电棒进入磁场瞬间的加速度大小及全过程回路中产生的焦耳热。

    

 

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如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r00.10Ω/m,导轨的端点PQ用电阻可以忽略的导线相连,两导轨间的距离l0.20m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为Bkt,比例系数k0.020T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直.在t0时刻,金属杆紧靠在PQ端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t6.0s时金属杆所受的安培力.

 

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如图所示,倾角为θ=37°的足够长的平行导轨顶端bc间、底端ad间分别连一电阻,其阻值为R1=R2=2r,两导轨间距为L=1m.在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场,其磁感应强度为B1=1T.在导轨上横放一质量m=1kg、电阻为r=1Ω、长度也为L的导体棒ef,导体棒与导轨始终良好接触,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5.在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为S=0.5m2、总电阻为r、匝数N=100的线圈(线圈中轴线沿竖直方向),在线圈内加上沿竖直方向,且均匀变化的磁场B2(图中未画),连接线圈电路上的开关K处于断开状态,g=10m/s2,不计导轨电阻.求:

(1)从静止释放导体棒,导体棒能达到的最大速度是多少?

(2)导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内,电阻R1上产生的焦耳热为Q=0.5J,那么导体下滑的距离是多少?

(3)现闭合开关K,为使导体棒静止于倾斜导轨上,那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小的取值范围?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

 

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xOy平面坐标系的第一象限内存在着方向向里大小按变化的磁场,有一长l=20 cm,宽为h=10 cm的矩形金属线框,总电阻为R=0.02 Ω,正以速度v=10 m/s的速度沿x轴正方向匀速运动.则下列说法正确的是

A.线框产生的感应电动势

B.回路消耗的电功率

C.必须对线框施加的外力,才能使线框匀速运动

D.为使线框匀速运动,施加的外力大小为,方向沿x正方向

 

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如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下Bt的关系式.

 

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