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(20分)如图所示,两条平行的金属导轨相距L = lm,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2kg,电阻分别为RMN =1Ω和RPQ = 2Ω .MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好.从t=0时刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a =1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态.t=3s时,PQ棒消耗的电功率为8W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,MN始终在水平导轨上运动.求:

(1)磁感应强度B的大小;

(2)t=0~3 s时间内通过MN棒的电荷量;

(3)求 t =6s时F2的大小和方向;

(4)若改变F1的作用规律,使MN棒的运动速度v与位移s满足关系:,PQ棒仍然静止在倾斜轨道上.求MN棒从静止开始到s=5m的过程中,系统产生的热量.

 

【答案】

(1)B = 2T;(2)q = 3C;(3)F2=-5.2N(负号说明力的方向沿斜面向下)(4)

【解析】

试题分析:

(1)???????? …………………. (1分)

? ??????????????? …………………. (1分)

? ?????????? …………………. (1分)

???????????????? …………………. (1分)

代入数据得:B = 2T?????????????? …………………. (1分)

(2) …………………. (1分)

…………………. (2分)

代入数据可得: q = 3C…………………. (1分)

(3) …………………. (1分)

…………………. (1分)

…………………. (1分)

…………………. (1分)

规定沿斜面向上为正方向,对PQ进行受力分析可得:

代入数据:F2=-5.2N? (负号说明力的方向沿斜面向下)…………………. (1分)

(4)MN棒做变加速直线运动,当s=5m时,???

因为速度v与位移s成正比,所以电流I、安培力也与位移s成正比,

安培力做功W安=-??? …………………. (3分)

?

考点:法拉第电磁感应定律,功能关系,闭合电路欧姆定律

 

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,两条平行的长直金属细导轨KL、PQ固定于同一水平面内,它们之间的距离为l,电阻可忽略不计;ab和cd是两根质量皆为m的金属细杆,杆与导轨垂直,且与导轨良好接触,并可沿导轨无摩擦地滑动.两杆的电阻皆为R.杆cd的中点系一轻绳,绳的另一端绕过轻的定滑轮悬挂一质量为M的物体,滑轮与转轴之间的摩擦不计,滑轮与杆cd之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行.导轨和金属细杆都处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨所在平面向上,磁感应强度的大小为B.现两杆及悬物都从静止开始运动,当ab杆及cd杆的速度分别达到v1和v2时,两杆加速度的大小各为多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为α,设导轨足够长.导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,电路中其它电阻不计.当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成α=53°角,导轨间距离L=0.8m.其上端接一电源和一固定电阻,电源的电动势E=1.5V,其内阻及导轨的电阻可忽略不计.固定电阻R=4.5Ω.导体棒ab与导轨垂直且水平,其质量m=3×10-2kg,电阻不计.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.(g=10m/s2  sin53°=0.8  cos53°=0.6 )
(1)将ab棒由静止释放,最终达到一个稳定的速度,求此时电路中的电流.
(2)求ab稳定时的速度.
(3)求ab棒以稳定速度运动时电路中产生的焦耳热功率PQ及ab棒重力的功率PG.
从计算结果看两者大小关系是怎样的?请解释为什么有这样的关系?

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?福州模拟)如图所示,两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成α=37°角,导轨间距离L=0.6m,其上端接一电容和一固定电阻,电容C=10μF,固定电阻R=4.5Ω.导体棒ab与导轨垂直且水平,其质量m=3×10-2kg,电阻r=0.5Ω.整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,已知磁感应强度B=0.5T,取g=10m/s2,sin37°=0.8,cos37°=0.6.现将ab棒由静止释放,当它下滑的速度达到稳定时,求:
(1)此时通过ab棒的电流;
(2)ab棒的速度大小;
(3)电容C与a端相连的极板所带的电荷量.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两条平行的光滑水平导轨上,用套环连着一质量为0.2kg、电阻为2Ω的导体杆ab,导轨间匀强磁场的方向垂直纸面向里.已知R1=3Ω,R2=6Ω,电压表的量程为0~10V,电流表的量程为0~3A(导轨的电阻不计).求:
(1)将R调到30Ω时,用垂直于杆ab的力F=40N,使杆ab沿着导轨向右移动且达到最大速度时,两表中有一表的示数恰好满量程,另一表又能安全使用,则杆ab的速度多大?
(2)将R调到3Ω时,欲使杆ab运动达到稳定状态时,两表中有一表的示数恰好满量程,另一表又能安全使用,则拉力应为多大?
(3)在第(1)小题的条件下,当杆ab运动达到最大速度时突然撤去拉力,则电阻R1上还能产生多少热量?

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