如圖甲所示,間距為L=0.1m的兩平行金屬導軌由光滑的水平部分和粗糙的傾斜部分平滑連接而成,軌道上端通過單刀雙擲開關(guān)K還連接有一個定值電阻R和電容器C;傾斜部分傾角為θ=37°,Ⅰ區(qū)內(nèi)存在大小為B1=1T、方向垂直傾斜導軌平面向上的勻強磁場;水平導軌Ⅱ區(qū)內(nèi)存在大小為B2=3T、方向平行導軌平面向左的勻強磁場;水平導軌Ⅲ區(qū)內(nèi)存在大小為B3=6T、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場。質(zhì)量為m=30g、長度為L的金屬桿ab由磁敏材料做成,其電阻與所處環(huán)境磁場強弱有關(guān),磁感應(yīng)強度B<2T時,其電阻為零;磁感應(yīng)強度B≥2T,其電阻等于定值電阻R。金屬桿ab與傾斜軌道之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5?,F(xiàn)將單刀雙擲開關(guān)接1,金屬桿ab從靜止釋放后開始做加速度為a=1.5m/s2的勻加速直線運動,與此同時開始計時;4s末,單刀雙擲開關(guān)接2,同時在水平軌道Ⅱ區(qū)內(nèi)放入一質(zhì)量為2m的“聯(lián)動雙桿”(由兩根長度均為L的金屬桿cd和ef,中間用長度為l=0.6m的剛性絕緣桿連接而成,桿cd和ef電阻也都等于定值電阻R),結(jié)果桿ab恰好可以勻速下滑,如圖乙所示;5s末桿ab無能量損失地進入水平導軌,在Ⅱ區(qū)與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞,碰后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動三桿”,“聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導軌進入勻強磁場區(qū)間Ⅲ(區(qū)間Ⅲ的長度等于l)并從中滑出,運動過程中,桿ab、cd和ef與導軌始終接觸良好,且保持與導軌垂直。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2,不計導軌電阻,忽略磁場邊界效應(yīng)。求:
(1)4s末金屬ab的速度大小和剛釋放時桿中的電流大小;
(2)定值電阻R的大??;
(3)整個過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。
【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:62引用:3難度:0.4
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1.半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定,電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。導體棒長為L(L>2R),其單位長度電阻值為r。圖(a)中導體棒與圓環(huán)相切于O1點,t=0時刻起,從圖示位置以速度v勻速向右運動,棒始終與速度方向垂直。圖(b)中導體棒與圓環(huán)相切于O2點,t=0時刻起,以O(shè)2點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°,角速度為ω;導體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
(1)分析說明圖(a)中導體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導體棒的電流變化情況;
(2)求圖(b)中導體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式;
(3)若圖(a)、圖(b)中導體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同,試比較兩種情況中導體棒運動到虛線(圓環(huán)上直徑位置)處,流過兩導體棒的感應(yīng)電流大小。發(fā)布:2024/12/30 1:0:6組卷:98引用:2難度:0.7 -
2.如圖甲所示,在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈姶艌鰠^(qū)域,磁感應(yīng)強度B0=0.2T,區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框,匝數(shù)n=10,邊長a=1m,線框電阻R=1Ω,質(zhì)量m=1kg?,F(xiàn)在線框上作用一水平恒力F,使線框從靜止開始向右進入磁場中,已知恒力F的大小為10N,線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,整個線框完全進入磁場前已經(jīng)勻速運動,g=10m/s2。當線框剛?cè)窟M入磁場開始計時,磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是( ?。?br />
發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:145引用:3難度:0.5 -
3.如圖,空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強磁場,一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場,整個過程線框平面始終豎直,線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點,下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中,不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:231引用:3難度:0.7