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如圖所示,光滑、平行金屬導(dǎo)軌由傾斜部分和水平部分組成,間距為L,兩部分平滑連接,傾斜部分MP、NQ與水平面的夾角為θ,處在垂直傾斜導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,左端通過雙刀單擲開關(guān)K與匝數(shù)為N、橫截面積為S、電阻為r的線圈相連,線圈內(nèi)有方向垂直于線圈橫截面向下且磁感應(yīng)強度B0隨時間均勻變化的磁場;導(dǎo)軌水平部分PE、QF被均分為四個區(qū)域,其中第I、Ⅲ區(qū)域內(nèi)有方向垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場,第Ⅱ、Ⅳ區(qū)域內(nèi)無磁場,水平導(dǎo)軌長為4d;E、F間連接阻值為R的定值電阻。接通開關(guān)K后,垂直傾斜導(dǎo)軌放置的金屬棒ab恰好靜止在距離水平軌道高h(yuǎn)處;斷開開關(guān)K,金屬棒ab將開始下滑,假設(shè)金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好,不計空氣阻力和導(dǎo)軌電阻,已知金屬棒ab質(zhì)量為m、電阻為R、長度為L,重力加速度為g。
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(1)判斷B0是增加還是減小,并求出其磁感應(yīng)強度隨時間的變化率的大小。
(2)若金屬棒ab下滑至PQ時的速度為v0,求下滑過程中流過電阻R的電荷量q及電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。
(3)若金屬棒ab最終恰好停在第Ⅲ區(qū)域的右邊界處,試畫出金屬棒ab從第Ⅰ區(qū)域左邊界到第Ⅲ區(qū)域右邊界的運動過程中電阻R兩端的電壓u與金屬棒ab位移x的關(guān)系圖象并寫出相應(yīng)的推導(dǎo)過程。(以邊界PQ的位置為坐標(biāo)原點,并標(biāo)出圖線關(guān)鍵點相應(yīng)的值)

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:21引用:1難度:0.5
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  • 菁優(yōu)網(wǎng)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
    L
    2
    ,寬軌間距為L。窄軌和寬軌之間均有豎直向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。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(  )

    發(fā)布:2024/12/20 1:30:2組卷:335引用:3難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,兩水平虛線間存在垂直于紙面方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為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=
    2
    gh
    2
    ,忽略空氣阻力,導(dǎo)體框在運動過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)動,則( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/19 8:30:1組卷:345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,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磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B。在外力作用下,導(dǎo)體棒由MN處運動到虛線位置(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,在這個運動過程中( ?。?br />菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布:2024/12/20 12:0:2組卷:76引用:1難度:0.4
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