如圖所示,間距為l的M、N兩根平行金屬導(dǎo)軌的水平部分和傾斜部分都存在方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小均為B,導(dǎo)軌傾斜部分的傾角為30°。長度均為l的金屬棒ab、cd分別垂直于導(dǎo)軌方向放置在導(dǎo)軌上,它們的質(zhì)量分別為2m和m,電阻分別為2R和R。某時刻開始,將金屬棒ab、cd同時由靜止釋放,水平導(dǎo)軌和傾斜導(dǎo)軌都足夠長,在運動過程中金屬棒cd始終在水平軌道上運動,已知回路中的電流剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,金屬棒cd的速度為v0,mgR=B2l2v0,導(dǎo)軌電阻不計,金屬棒與導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好,不計一切摩擦,重力加速度為g。
(1)求金屬棒ab的最大加速度am和電流穩(wěn)定時金屬棒ab、cd的加速度大小a。
(2)回路中電流剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時金屬棒ab的速度v1和從金屬棒ab開始運動到電流達(dá)到穩(wěn)定所經(jīng)歷的時間t。(結(jié)果均用v0和g表示)
(3)如果金屬棒ab在達(dá)到第(2)問所述速度v1以后的運動過程中,其所在的導(dǎo)軌變?yōu)榇植趯?dǎo)軌,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=33,求最終穩(wěn)定時ab、cd兩金屬棒的速度大小v2;如果從金屬棒ab由靜止釋放到達(dá)到最終穩(wěn)定前的整個過程中金屬棒ab、cd和導(dǎo)軌組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為Q,求金屬棒ab達(dá)到最終穩(wěn)定前在導(dǎo)軌上滑動的距離x。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:71引用:1難度:0.3
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1.半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定,電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。導(dǎo)體棒長為L(L>2R),其單位長度電阻值為r。圖(a)中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點,t=0時刻起,從圖示位置以速度v勻速向右運動,棒始終與速度方向垂直。圖(b)中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點,t=0時刻起,以O(shè)2點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°,角速度為ω;導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
(1)分析說明圖(a)中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導(dǎo)體棒的電流變化情況;
(2)求圖(b)中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式;
(3)若圖(a)、圖(b)中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同,試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運動到虛線(圓環(huán)上直徑位置)處,流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。發(fā)布:2024/12/30 1:0:6組卷:98引用:2難度:0.7 -
2.如圖甲所示,在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈姶艌鰠^(qū)域,磁感應(yīng)強度B0=0.2T,區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框,匝數(shù)n=10,邊長a=1m,線框電阻R=1Ω,質(zhì)量m=1kg。現(xiàn)在線框上作用一水平恒力F,使線框從靜止開始向右進(jìn)入磁場中,已知恒力F的大小為10N,線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,整個線框完全進(jìn)入磁場前已經(jīng)勻速運動,g=10m/s2。當(dāng)線框剛?cè)窟M(jìn)入磁場開始計時,磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是( )
發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:146引用:3難度:0.5 -
3.如圖,空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強磁場,一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場,整個過程線框平面始終豎直,線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進(jìn)入磁場時為計時起點,下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中,不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:232引用:3難度:0.7
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