某同學(xué)設(shè)計了電磁健身器，簡化裝置如圖所示。兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m,傾角θ=53°，導(dǎo)軌上端接一個R=0.05Ω的電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56m的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T。質(zhì)量m=4.0kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與輕的拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24m。一位健身者用F=80N的恒力沿繩拉動GH桿，CD棒由靜止開始運(yùn)動，上升過程中CD棒始終與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時健身者松手，觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，不計其它電阻、摩擦力，以及拉桿和繩索的質(zhì)量。求：
（1）CD棒進(jìn)入磁場前的加速度a和進(jìn)入磁場時速度v的大??；
（2）通過數(shù)據(jù)計算，說明CD棒進(jìn)入磁場后的運(yùn)動情況。
（3）某健身者沒有保持80N的恒定拉力，若測出CD棒每次到達(dá)磁場上邊緣時的速度為2m/s,CD棒每次上升過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=22.4J。則這位健身者完成100次動作，消耗多少熱量？
（4）若某位健身者的力氣比較大，使用這套健身器材為了能達(dá)到較好的鍛煉效果，是否一定要對裝置做出改進(jìn)或調(diào)節(jié)？給出理由。
【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：33引用：2難度：0.4
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1．如圖所示，電阻不計的光滑金屬導(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，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邊與兩虛線重合時的速度大小均為v=，忽略空氣阻力，導(dǎo)體框在運(yùn)動過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，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，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，在這個運(yùn)動過程中（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/20 12:0:2組卷：76引用：1難度：0.4
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