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题目
题型:不详难度:来源:
如图所示,两根不计电阻的金属导线MN与PQ放在水平面内,MN是直导线,PQ的PQ1段是直导线,Q1Q2段是弧形导线,Q2Q3段是直导线,MN、PQ1、Q2Q3相互平行,M、P间接入一个阻值R=0.25Ω的电阻。一根质量为1.0 kg不计电阻的金属棒AB能在MN、PQ上无摩擦地滑动,金属棒始终垂直于MN,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。金属棒处于位置(I)时,给金属棒一个向右的速度v1=4 m/s,同时方向水平向右的外力F1 ="3" N作用在金属棒上使金属棒向右做匀减速直线运动;当金属棒运动到位置(Ⅱ)时,外力方向不变,大小变为F2,金属棒向右做匀速直线运动,经过时间t ="2" s到达位置(Ⅲ)。金属棒在位置(I)时,与MN、Q1Q2相接触于a、b两点,a、b的间距L1=1 m,金属棒在位置(Ⅱ)时,棒与MN、Q1Q2相接触于c、d两点。已知s1="7.5" m。求:(1)金属棒向右匀减速运动时的加速度大小?
(2)c、d两点间的距离L2=?
(3)外力F2的大小?
(4)金属棒从位置(I)运动到位置(Ⅲ)的过程中,电阻R上放出的热量Q=?
答案
(1)金属棒从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中,加速度不变,方向向左,设大小为a,在位置I时,ab间的感应电动势为E1,感应电流为I1,受到的安培力为F1,则
E1=BL1 v1F1···································①
F1="4" N·································································②
根据牛顿第二定律得
F1F1 =ma·····························································③
a=" 1" m / s2·································································④
(2)设金属棒在位置(Ⅱ)时速度为v2,由运动学规律得
=-2a s1···························································⑤
v2=" 1" m / s·································································⑥
由于在(I)和(II)之间做匀减速直线运动,即加速度大小保持不变,外力F1恒定,所以AB棒受到的安培力不变即F1=F2
···························································⑦
m······················································⑧
(3)金属棒从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中,做匀速直线运动,感应电动势大小与位置(Ⅱ)时的感应电动势大小相等,安培力与位置(Ⅱ)时的安培力大小相等,所以
F2= F2="4" N······························································⑨
(4) 设位置(II)和(Ⅲ)之间的距离为s2,则
s2= v2t="2" m ································································⑩
设从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中,外力做功为W1,从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中,外力做功为W2,则
W1= F1 s1="22.5" J ···························································11
W2= F2 s2="8" J······························································12
根据能量守恒得W1+ W2·······························13·
解得Q =" 38" J ·····························································14
解析

核心考点
试题【如图所示,两根不计电阻的金属导线MN与PQ放在水平面内,MN是直导线,PQ的PQ1段是直导线,Q1Q2段是弧形导线,Q2Q3段是直导线,MN、PQ1、Q2Q3相】;主要考察你对电磁感应等知识点的理解。[详细]
举一反三
如图所示,两根平行放置的竖直导电轨道处于匀强磁场中,轨道平面与磁场方向垂直。当接在轨道间的开关S断开时,让一根金属杆沿轨道下滑(下滑中金属杆始终与轨道保持垂直,且接触良好)。下滑一段时间后,闭合开关S。闭合开关后,金属杆沿轨道下滑的速度一时间图象可能为,

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在一起的线圈 A 与 B 如图甲,当给线圈 A 通以图乙电流(规定由进入 b 流出为电流正方向)时,则线圈B两端电压变化图为       
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一光滑金属导轨如图所示,水平平行导轨MN、ST相距=0.5m,竖直半圆轨道NP、TQ直径
均为 D=0.8m,轨道左端用阻值R=0.4Ω的电阻相连.水平导轨的某处有一竖直向上、磁感应强度B=0.06T的匀强磁场.光滑金属杆ab质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω,当它以5m/s的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场后恰好能到达竖直半圆轨道的最高点P、Q.设金属杆ab与轨道接触良好,并始终与导轨垂直,导轨电阻忽略不计.取g=10m/s2,求金属杆:
(1)刚进入磁场时,通过金属杆的电流大小和方向;
(2)到达P、Q时的速度大小;
(3)冲入磁场至到达P、Q点的过程中,电路中产生的焦耳热.

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如图所示,粗糙的平行金属导轨倾斜放置,导轨电阻不计,顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S,底端PP′处有一小段水平轨道相连,匀强磁场B垂直于导轨平面。断开开关S,将一根质量为m、长为l的金属棒从AA′处静止开始滑下,落在水平面上的FF′处;闭合开关S,将金属棒仍从AA′处静止开始滑下,落在水平面上的EE′处;开关S仍闭合,金属棒从CC′处静止开始滑下,仍落在水平面上的EE′处。(忽略金属棒经过PP′处的能量损失)测得相关数据如图所示,下列说法正确的是           (   )
A.S断开时,金属板沿斜面下滑的加速度
B.
C.电阻R上产生的热量
D.CC′一定在AA′的上方

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如图所示,足够长的平行光滑导轨固定在水平面上,电阻忽略不计,其右端连接有两个定值电阻R1、R2,电键S处于断开状态,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。一电阻为R3的导体棒在恒定的水平外力F的作用下在导轨上匀速向左运动,运动中导体棒始终与导轨垂直。现将电键S闭合,下列说法正确的是(   )
A.刚闭合S的瞬间,导体棒中的电流增大
B.刚闭合S的瞬问,导体棒两端电压增大
C.闭含S后,导体棒做减速运动直到停止
D.闭合S后,导体棒做减速运动直到再一次匀速运动

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