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如图所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为L1,处在磁感应强度大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场中.一根质量为M、电阻为r的导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上,导体杆ef与P、Q导轨之间的动摩擦因素为μ.在外力作用下导体杆ef向左做匀速直线运动.质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内,两顶点a、b通过细导线与导轨相连,金属框处在磁感应强度大小为B2、方向垂直框面向里的匀强磁场中,金属框恰好处于静止状态.不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力.求:
(1)通过ab边的电流Iab;
(2)导体杆ef做匀速直线运动的速度v;
(3)外力做功的功率P外;
(4)t时间内,导体杆ef向左移动时克服摩擦力所做的功.

解:(1)设通过正方形金属框的总电流为I,ab边的电流为Iab,dc边的电流为Idc,有:
Iab=I
Icd=I
金属框受重力和安培力,处于静止状态,有:mg=B2IabL2+B2IdcL2
联立三式解得:Iab=
故通过ab边的电流Iab是:Iab=.
(2)由(1)可得:I=
设导体杆切割磁感线产生的电动势为E,有:E=B1L1v
设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R,则:R=r
R与ef串联的总电阻R总=r+r=r
ef由于运动切割磁感线而产生的电动势E=B1L1v
根据闭合电路欧姆定律,有:I=
联立以上各式:=
解得:v=.
故导体杆ef的运动速度v是:.
(3)ef棒在水平方向上受到外力F、安培力、摩擦力,根据平衡条件可知
F=FA+μMg
因为FA=B1IL1=
所以外力F的功率为:
P外=Fv=(FA+μMg)v=+
(4)摩擦力为恒力,可以用功的定义式求解:
Wf=μMgs=μMgvt=
答:(1)通过ab边的电流Iab为;
(2)导体杆ef做匀速直线运动的速度v为;
(3)外力做功的功率为+;
(4)t时间内,导体杆ef向左移动时克服摩擦力所做的功为.
分析:(1)外电路是:ad、dc、cb三边电阻串联后再与ab边电阻并联构成,竖直方向上ab边与cd边所受安培力均向上,根据受力平衡列方程即可求解,注意并联电路中电流与电阻关系.
(2)根据闭合电路欧姆定律求出电源的电动势,根据E=BLv,即可求出导体棒的速度.
(3)根据平衡条件,外力F等于安培力和摩擦力之和,求出F,用P=Fv求解.
(4)摩擦力是恒力,可以直接用功的定义式求解.
点评:本题易错点为不能正确分析外电路的串并联情况,从而不能正确分析安培力大小最后导致错误.对于电磁感应与电路的结合问题一定分析整个电路的组成情况,然后根据闭合电路的欧姆定律求解.
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(2013?惠州三模)如图所示的轨道由半径为R的1/4光滑圆弧轨道AB、竖直台阶BC、足够长的光滑水平直轨道CD组成.小车的质量为M,紧靠台阶BC且上水平表面与B点等高.一质量为m的可视为质点的滑块自圆弧顶端A点由静止下滑,滑过圆弧的最低点B之后滑到小车上.已知M=4m,小车的上表面的右侧固定一根轻弹簧,弹簧的自由端在Q点,小车的上表面左端点P与Q点之间是粗糙的,滑块与PQ之间表面的动摩擦因数为μ,Q点右侧表面是光滑的.求:
(1)滑块滑到B点的瞬间对圆弧轨道的压力大小.
(2)要使滑块既能挤压弹簧,又最终没有滑离小车,则小车上PQ之间的距离应在什么范围内?(滑块与弹簧的相互作用始终在弹簧的弹性范围内)

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如图所示,虚线MN左侧是水平正交的匀强电场和磁场,电场水平向右,磁场垂直于纸面向里,磁感应强度为B;MN右侧有竖直方向的匀强电场(图中竖线,未标方向),电场中有一固定点电荷Q.一质量为m,电荷量为q的点电荷,从MN左侧的场区沿与电场线成θ角斜向上的匀速直线运动,穿过MN上的A点进入右侧场区,恰好绕Q在竖直面内做半径为r的匀速圆周运动,并穿过MN上的P点进入左侧场区.已知各电场之间无相互影响,当地重力加速度为g,静电力常量为k.
(1)判断电荷q的电性并求出MN左侧匀强电场场强E1;
(2)判断Q的电性并求出起电荷量;
(3)求出电荷穿过P点刚进入左侧场区时加速度a的大小和方向.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2005?福建模拟)如图所示,P为位于某一高度处的质量为m的物块,Q为位于水平地面上的质量为M的特殊平板,
m
M
=
1
8
,平板与地面间的动摩擦因数 μ=0.02.在板的上表面的上方,存在一定厚度的“相互作用区域”,区域的上边界为MN,如图中划虚线的部分.当物块P进入相互作用区域时,P、Q之间便有相互作用的恒力F=kmg,其中Q对P的作用力竖直向上,且k=41,F对P的作用使P刚好不与Q的上表面接触.在水平方向上,P、Q之间没有相互作用力.P刚从离MN高h=20m处由静止自由落下时,板Q向右运动的速度υ0=8m/s,板Q足够长,空气阻力不计,取g=10m/s.求:
(1)P第一次落到MN边界的时问t和第一次在相互作用区域中运动的时间T;
(2)P第2次经过MN边界时板Q的速度υ;
(3)当板Q的速度为零时,P一共回到出发点几次?

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(2007?汕头模拟)如图所示,P为位于某一高度处的质量为m的物块,Q为位于水平地面上的质量为M=1kg的特殊平板,
m
M
=
1
8
,平板与地面间的动摩擦因数 μ=0.02.在板的上表面的上方,存在一定厚度的“相互作用区域”,区域的上边界为MN,如图中划虚线的部分.当物块P进入相互作用区域时,P、Q之间便有相互作用的恒力F=kmg,其中Q对P的作用力竖直向上,且k=41,F对P的作用使P刚好不与Q的上表面接触.在水平方向上,P、Q之间没有相互作用力.P刚从离MN高h=20m处由静止自由落下时,板Q向右运动的速度v0=8m/s,板Q足够长,空气阻力不计.求:
(1)P第一次落到MN边界的时间t和第一次在相互作用区域中运动的时间T;
(2)P第2次经过MN边界时板Q的速度v;
(3)从P第1次经过MN边界,到第2次经过MN边界的过程中,P、Q系统损失的机械能△E;
(4)当板Q的速度为零时,P一共回到出发点几次?

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(1)P第1次落到MN边界的时间t和第一次在相互作用区域中运动的时间T;
(2)P第2次经过MN边界时板Q的速度v;
(3)从P第1次经过MN边界到第2次经过MN边界的过程中,P、Q组成系统损失的机械能△E;
(4)当板Q速度为零时,P一共回到出发点几次?

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