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两根相距L=0.2m的光滑平行金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.5T.导轨上横放着两条金属细杆,其间距为x=0.5 m.构成矩形回路,如图所示.每条金属细杆的电阻均为R=0.25,质量均为m=0.2kg回路中其余部分的电阻不计.在导轨平面内给cd杆一个平行于导轨的方向向左、大小为F1=2.1N的拉力,使它向左做初速度为零的匀加速直线运动同时在导轨平面内  给ab杆一个平行于导轨的作用力F2,使它向右做初速度为v0=5m/s、加速度大小和方向与cd杆相同的匀变速直线运动求:

  (1)回路中感应电流的大小是多少?方向如何?

  (2)cd杆运动的加速度大小; 

  (3)当cd杆与ab杆间距由0.5m变化到4.5rn时,力F2对ab杆做的功.

(1)1A感应电流的方向为abcda (2) (3)


解析:

(1)设cd、ab杆的加速度均为a,

则t时刻的速度分别为

          2分

          2分

       则回路中的感应动动势为

          3分

       回路中感应电流的大小为

         2分

       感应电流的方向为abcda   1分

   (2)cd杆受到的安培力的大小为

          2分

       所以cd杆运动的加速度大小为

           2分

   (3)设cd、ab杆运动的位移大小分别,则

          1分

          1分

       由题意得   1分

       解得    1分

       在这段时间内,ab杆的位移大小为

        

       作用在ab杆上的安培力的大小为,则

          1分

       解得   1分

       所以力F2对ab杆做的功为

          2分

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,两根竖直固定的金属导轨ad和bc相距l=0.2m,另外两根水平金属杆MN和EF可沿导轨无摩擦地滑动,MN杆和EF杆的电阻分别为0.2Ω(竖直金属导轨的电阻不计),EF杆放置在水平绝缘平台上,回路NMEF置于匀强磁场内,磁场方向垂直于导轨平面向里,磁感应强度B=1T,试求:
(1)EF杆不动,MN杆以0.1m/s的速度向上运动时,杆MN两端哪端的电势高?MN两端电势差为多大?
(2)当MN杆和EF杆的质量均为m=10-2kg.MN杆须有多大的速度向上运动时,EF杆将开始向上运动?此时拉力的功率为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距l=0.2m,导轨上端连接着电阻R1=1Ω,质量为m=0.01kg、电阻为R2=0.2Ω的金属杆ab与导轨垂直并接触良好,导轨电阻不计.整个装置处于与导轨平面垂直的磁感应强度为B=1T的匀强磁场中.ab杆由静止释放,经过一段时间后达到最大速率,取g=10m/s2,求此时:
(1)杆的速率;
(2)杆两端电压;
(3)电阻R1消耗的电功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.15Ω的电阻相连.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.5T/m,x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5T.一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2m/s沿导轨向右运动,运动过程中电阻上消耗的功率不变.求:
(1)电路中的电流;
(2)金属棒在x=2m处的速度;
(3)金属棒从x=0运动到x=2m过程中安培力做功的大小;
(4)金属棒从x=0运动到x=2m过程中外力的平均功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

两根相距L=0.2m的光滑平行金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.5T.导轨上横放着两条金属细杆,其间距为x=0.5 m.构成矩形回路,如图所示.每条金属细杆的电阻均为R=0.25,质量均为m=0.2kg回路中其余部分的电阻不计.在导轨平面内给cd杆一个平行于导轨的方向向左、大小为F1=2.1N的拉力,使它向左做初速度为零的匀加速直线运动同时在导轨平面内  给ab杆一个平行于导轨的作用力F2,使它向右做初速度为v0=5m/s、加速度大小和方向与cd杆相同的匀变速直线运动求:

  (1)回路中感应电流的大小是多少?方向如何?

  (2)cd杆运动的加速度大小; 

  (3)当cd杆与ab杆间距由0.5m变化到4.5rn时,力F2对ab杆做的功.

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