如圖所示,電阻為2r、半徑為R的單匝圓形導(dǎo)體線圈兩端與導(dǎo)軌ME、NH相連,處于豎直向下磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化規(guī)律為:B=B0t0t,(0≤t≤t0) B=B0,(t>t0)
,其中B0、t0為已知量。CD、EF、HI是三根材質(zhì)和粗細(xì)相同的勻質(zhì)金屬棒,CD的長(zhǎng)度為3d、電阻為3r、質(zhì)量為m。導(dǎo)軌ME與NH平行且間距為d,導(dǎo)軌FG與IJ平行且間距為3d,EF和HI的長(zhǎng)度相同且與ME、NH的夾角均為30°。區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ是兩個(gè)相鄰的邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)的正方形區(qū)域,區(qū)域Ⅰ中存在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。0~3t0時(shí)間內(nèi),水平外力使棒CD在區(qū)域Ⅰ中某位置保持靜止,且其兩端分別與導(dǎo)軌FG與IJ對(duì)齊。其余導(dǎo)體電阻均不計(jì),導(dǎo)軌均固定于水平面內(nèi),不計(jì)一切摩擦。
(1)0~t0和t0~3t0內(nèi),分別比較棒CD兩端的電勢(shì)高低,并分別求使棒CD保持靜止的水平外力F大??;
(2)在3t0以后的某時(shí)刻,撤去右側(cè)圓形磁場(chǎng),若區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場(chǎng)在外力作用下全部從區(qū)域Ⅰ以速度v0勻速運(yùn)動(dòng)到區(qū)域Ⅱ時(shí),導(dǎo)體棒CD速度恰好達(dá)到v0且恰好進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ,該過程棒CD產(chǎn)生的焦耳熱為Q,求金屬棒CD與區(qū)域Ⅰ左邊界的初始距離x0和該過程維持磁場(chǎng)勻速運(yùn)動(dòng)的外力做的功W;
(3)在(2)前提下,若磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到區(qū)域Ⅱ時(shí)立刻停下,求導(dǎo)體棒CD運(yùn)動(dòng)到FI時(shí)的速度v。
B = B 0 t 0 t , ( 0 ≤ t ≤ t 0 ) |
B = B 0 , ( t > t 0 ) |
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題;安培力的計(jì)算公式及簡(jiǎn)單應(yīng)用;導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
【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:67引用:2難度:0.4
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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(zhǎng)且與EF、GH均相互平行,BE、GD等長(zhǎng)、共線,且均與AB垂直,窄軌間距為
,寬軌間距為L(zhǎng)。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(chǎng)。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(zhǎng)為L(zhǎng)、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(zhǎng)。下列判斷正確的是( ?。?/h2>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(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,邊長(zhǎng)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(duì)英國(guó)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(jiǎn)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L(zhǎng)0,導(dǎo)軌和金屬桿是用同種材料制成的,單位長(zhǎng)度的電阻均為R0。整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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( ?。?br />
發(fā)布:2024/12/20 12:0:2組卷:77引用:1難度:0.4
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