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(10分)如图所示,两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,距离为L=0.2米,在导轨的一端接有阻值为R=0.5欧的电阻,在0处有一与水平面垂直的均匀磁场,磁感强度B=0.5T,一质量为m=0.1千克的金属杆垂直放置在导轨上,并以v0=2米/秒的初速度进入磁场,在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动,加速度大小为a=2米/秒2、方向与初速度方向相反,设导轨和金属杆的电阻都可以忽略,且接触良好,求:

(1)电流为零时金属杆所处的位置;
(2)电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小和方向;
(3)保持其它条件不变,而初速度v0取不同值,求开始时F的方向与初速度v0取值的关系。
(1)1m(2)牛,方向与轴相反
向左运动时牛,方向与轴相反
(3)当米/秒时,,方向与轴相反
米/秒时,,方向与轴相同
(1)感应电动势

所以
(2)最大电流

安培力为

向右运动时,得牛,方向与轴相反
向左运动时,得牛,方向与轴相反
(3)开始时
,得
米/秒时,,方向与轴相反
米/秒时,,方向与轴相同
本题考查电磁感应现象,由法拉第电磁感应定律可求得感应电动势,当电流为零时速度为零,当速度最大时电流最大,当速度为最大速度一半时求得速度和安培力大小,由牛顿第二定律分情况讨论,当导体棒向右和向左运动时分别列两个公式求解拉力大小
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

图中矩形线框ab边长l1=20cm,bc边长l2=10cm,电阻为20Ω,置于B=0.3T的匀强磁场中,磁感线方向与线框平面垂直,若用力拉动线框,使线框沿图中箭头方向以v=5.0m/s的速度匀速运动,求在把线框从如图位置拉出磁场过程中,通过导体回路某一截面的电量是    库仑,在此过程中外力做功是   焦耳.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,导轨平面水平,匀强磁场方向垂直于导轨平面,电阻一定的光滑导体棒ab、cd放在导轨上,不计导轨电阻,今用平行于导轨的恒力作用于ab棒使之由静止开始向左运动,则(   )
A.除开始时刻外,任一时刻ab棒的速度都大于cd棒的速度
B.除开始时刻外,任一时刻ab棒的加速度都大于cd棒的加速度
C.最终两棒的速度相同
D.最终两棒的加速度相同

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

金属杆a b水平放置在某高处,当它被平抛进入方向坚直向上的匀强磁场中时(如图14所示),以下说法中正确的是(   )
A.运动过程中感应电动势大小不变,且Ua>Ub
B.运动过程中感应电动势大小不变,且Ua<Ub
C.由于速率不断增大,所以感应电动势不断变大,且Ua>Ub
D.由于速率不断增大,所以感应电动势不断变大,且Ua<Ub

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

一个闭合线圈中没有感应电流产生,由此可以得出(  )
A.此时此地一定没有磁场
B.此时此地一定没有磁场的变化
C.穿过线圈平面的磁感线条数一定没有变化
D.穿过线圈平面的磁通量一定没有变化

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,水平光滑的平行金属导轨,左端与电阻R相连接,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒在垂直导轨的方向上搁在导轨上.今使棒以一定的初速度向右运动,到位置c时棒刚好静止.设导轨与棒的电阻均不计,a、b与b、c的间距相等,则金属棒在由a→b和由b→c的两个过程中(    )
A.棒运动的加速度相等
B.通过棒横截面的电量相等
C.棒运动的速度变化量相同
D.回路中产生的热量相等

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(    )
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为
D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(14分)如图所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动,解答以下问题。

(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度ν1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度ν2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则从金属棒开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程中所需的时间是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.1 T,金属棒AD长0.4 m,与框架宽度相同,电阻r=1/3 Ω,框架电阻不计,电阻R1=2 Ω,R2=1 Ω.当金属棒以5 m/s速度匀速向右运动时,求:

(1)流过金属棒的感应电流为多大?
(2)若图中电容器C为0.3 μF,则电容器中储存多少电荷量?

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