如圖甲所示，平行導(dǎo)軌MN、M′N′固定在水平面內(nèi)，左端MM′接有一個(gè)R=2Ω的定值電阻，半徑均為r=0.5m絕緣半圓形軌道NP、N′P′平滑連接于N、N′點(diǎn)且固定在豎直平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距L=1m。定值電阻R的右邊有一個(gè)寬度d1=0.5m的磁場(chǎng)B1，方向向下，其變化規(guī)律如圖乙所示。在該磁場(chǎng)右邊一根質(zhì)量為m=0.2kg、電阻也為2Ω、長為1m的導(dǎo)體棒ab置于水平導(dǎo)軌的某處，距離導(dǎo)體棒右端x=1m處有一寬度為d2=1m、方向豎直向下的恒定磁場(chǎng)B2=1T。導(dǎo)體棒ab在與棒垂直、大小為2N的水平恒力F作用下從靜止開始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好，當(dāng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)至AA′時(shí)撤去F，然后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2。導(dǎo)體棒滑出勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2并與靜止在半圓形軌道NP、N′P′最底端的質(zhì)量也為m的絕緣棒cd發(fā)生碰撞并粘在一起，之后一起滑上半圓形軌道。已知導(dǎo)體棒ab初始位置到AA′間軌道粗糙且動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，其他軌道均光滑。
（1）導(dǎo)體棒ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2前通過電阻R的電流大小和方向；
（2）試判斷導(dǎo)體棒能否到達(dá)圓弧的最高點(diǎn)PP′。若能，求出導(dǎo)體棒的第一次落地點(diǎn)距NN′的距離；若不能則判斷導(dǎo)體棒能否穿出磁場(chǎng)B2；
（3）整個(gè)過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的電路類問題；電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；感生電場(chǎng)和感生電動(dòng)勢(shì)；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：164引用：1難度：0.2
相似題
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1．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了兩種發(fā)電裝置為車燈供電。
方式一：如圖甲所示，固定磁極N、S在中間區(qū)域產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.1T，矩形線圈abcd固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸過ab邊中點(diǎn)，與ad邊平行，轉(zhuǎn)軸一端通過半徑r0=1.0cm的摩擦小輪與車輪邊緣相接觸，兩者無相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可通過摩擦小輪帶動(dòng)線圈發(fā)電，使L1、L2兩燈發(fā)光。已知矩形線圈N=100匝，面積S=10cm2，線圈abcd總電阻R0=2Ω，小燈泡電阻均為R=2Ω
方式二：如圖乙所示，自行車后輪由半徑r1=0.15m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.45m的金屬外圈（可認(rèn)為等于后輪半徑）和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間沿同一直徑接有兩根金屬條，每根金屬條中間分別接有小燈泡L1、L2，阻值均為R=2Ω。在自行車支架上裝有強(qiáng)磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=1T、方向垂直紙面向里的“扇形”勻強(qiáng)磁場(chǎng)，張角θ=90°。
以上兩方式，都不計(jì)其它電阻，忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)。求：
（1）“方式一”情況下，當(dāng)自行車勻速騎行速度v=6m/s時(shí)，小燈泡L1的電流有效值I1；
（2）“方式二”情況下，當(dāng)自行車勻速騎行速度v=6m/s時(shí)，小燈泡L1的電流有效值I1′；
（3）在兩種情況下，若自行車以相同速度勻速騎行，為使兩電路獲得的總電能相等，“方式一”騎行的距離S1和“方式二”騎行的距離S2之比。發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：113引用：3難度：0.4 -
2．平行導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng)=1m,導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路。其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N相距d=10mm,定值電阻R1=R2=12Ω，R3=2Ω，金屬棒ab的電阻r=2Ω，其他電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m=1×10-14kg,電荷量q=-1×10-14C的微粒恰好靜止不動(dòng)。取g=10m/s2，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且速度保持恒定。
試求：
（1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向和MN兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；
（2）ab兩端的路端電壓；
（3）金屬棒ab運(yùn)動(dòng)的速度。發(fā)布：2024/12/29 18:0:2組卷：104引用：2難度：0.4 -
3．如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行并相距為L，bc是以O(shè)為圓心的半徑為r的圓弧導(dǎo)軌，圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，a、d兩端接有一個(gè)電容為C的電容器，金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧bc接觸良好，初始時(shí)，可滑動(dòng)的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上，金屬桿MN質(zhì)量為m,金屬桿MN和OP電阻均為R，其余電阻不計(jì)，若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)以角速度ω從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：407引用：5難度：0.5