如圖所示,水平金屬圓環(huán)由沿半徑方向的金屬桿連接,外環(huán)和內(nèi)環(huán)的半徑分別為r1=0.3m,r2=0.1m,圓環(huán)區(qū)域存在方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T的勻強(qiáng)磁場,金屬圓環(huán)以角速度ω=5rad/s繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。金屬環(huán)電阻不計(jì),金屬桿電阻R1=0.1Ω,兩環(huán)通過電刷分別與間距L=0.5m的兩條不計(jì)電阻的平行光滑金屬導(dǎo)軌MQN、M'Q'N'連接,其中MQ、M'Q'段傾斜放置,傾斜角θ=30°,MQ=M'Q'=4m,QN,QN'段水平放置,兩段之間通過一小段(大小可忽略)光滑圓弧絕緣材料平滑相連,在Q和Q'兩端向下引出兩根無電阻的金屬導(dǎo)線通過電鍵S2與一電容量C=0.6F的電容器相連,在N和N′兩端與電阻R=0.1Ω相連,在傾斜導(dǎo)軌MQ、M'Q'區(qū)域內(nèi)加有垂直于傾斜導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場B1=2T,在水平導(dǎo)軌的DD'E'E區(qū)域內(nèi)加有垂直水平導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場B2=0.4T,DD'、EE'均與導(dǎo)軌垂直,且DE=D′E′=L=0.5m,U形金屬框cdef除c、f橫截面處外其他表面都有絕緣層(與導(dǎo)軌間絕緣),U形金屬框質(zhì)量為3m,每邊電阻均為R2=0.1Ω,各邊長度均為L=0.5m,開始時(shí)緊挨導(dǎo)軌靜置于DD′E′E左側(cè)外。現(xiàn)有一不計(jì)電阻的質(zhì)量為m的金屬棒a緊貼MM′放置,合上電鍵S1時(shí)金屬棒恰好靜止在導(dǎo)軌上。(g=10m/s2)
(1)求金屬棒a的質(zhì)量m;
(2)斷開S1同時(shí)閉合S2,金屬棒a向下滑行,求金屬棒a到達(dá)傾斜導(dǎo)軌底端QQ′時(shí)的速度大??;
(3)金屬棒a越過QQ′后與U形金屬框發(fā)生碰撞,碰后黏在一起(金屬棒a與導(dǎo)軌及U形金屬框都接觸良好)穿過磁場B2區(qū)域,求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:251引用:2難度:0.3
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1.如圖所示,電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌由直窄軌AB、CD以及直寬軌EF、GH組合而成,窄軌和寬軌均處于同一水平面內(nèi),AB、CD等長且與EF、GH均相互平行,BE、GD等長、共線,且均與AB垂直,窄軌間距為
,寬軌間距為L。窄軌和寬軌之間均有豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。由同種材料制成的相同金屬直棒a、b始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,棒長為L、質(zhì)量為m、電阻為R。初始時(shí)b棒靜止于導(dǎo)軌EF段某位置,a棒從AB段某位置以初速度v0向右運(yùn)動(dòng),且a棒距窄軌右端足夠遠(yuǎn),寬軌EF、GH足夠長。下列判斷正確的是( )L2發(fā)布:2024/12/20 1:30:2組卷:335引用:3難度:0.3 -
2.如圖所示,兩水平虛線間存在垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,邊長為h的正方形導(dǎo)體框由虛線1上方無初速度釋放,在釋放瞬間ab邊與虛線1平行且相距h。已知導(dǎo)體框的質(zhì)量為m,總電阻為r,重力加速度為g,cd邊與兩虛線重合時(shí)的速度大小均為v=
,忽略空氣阻力,導(dǎo)體框在運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),則( ?。?/h2>2gh2發(fā)布:2024/12/19 8:30:1組卷:346引用:2難度:0.4 -
3.某校物理學(xué)習(xí)興趣小組對英國偉大的物理學(xué)家法拉第幾十年如一日地研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的精神十分欽佩,在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)一章的內(nèi)容后,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的簡單裝置來研究電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí),圖中光滑金屬導(dǎo)軌ab、ac成37°角固定放置在水平面上,在導(dǎo)軌上放置一根質(zhì)量為m的金屬桿,與導(dǎo)軌交于M、N兩點(diǎn),且MN間的距離為L0,導(dǎo)軌和金屬桿是用同種材料制成的,單位長度的電阻均為R0。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在外力作用下,導(dǎo)體棒由MN處運(yùn)動(dòng)到虛線位置(導(dǎo)體棒和ac始終保持垂直),該過程中導(dǎo)體棒的速度的倒數(shù)隨位移變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中( )
發(fā)布:2024/12/20 12:0:2組卷:76引用:1難度:0.4
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