如圖所示，間距L=2.0m的平行金屬導軌放置在絕緣水平面上，導軌左端連接的儲能裝置可保證回路電流恒為I=0.5A，且電流的方向不變?？臻g分布兩個寬度分別為d1=98m和d2=25m、間距D=2.0m的勻強磁場區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩磁場磁感應強度大小均為B=0.5T，方向均豎直向下。質(zhì)量m=0.5kg、電阻為R1的導體棒靜止于區(qū)域Ⅰ左邊界，質(zhì)量m=0.5kg、邊長為0.5D、電阻R2=2.0Ω的正方形單匝線框的右邊緊靠區(qū)域Ⅱ左邊界；一豎直固定擋板與區(qū)域Ⅱ的右邊界距離為0.5D。某時刻閉合開關(guān)S，導體棒開始向右運動。已知導體棒與線框、線框與豎直擋板之間均發(fā)生彈性碰撞，導體棒始終與導軌接觸并且相互垂直，不計一切摩擦和空氣阻力。求：
（1）導體棒第一次離開區(qū)域Ⅰ時的速度大小v1；
（2）線框第一次穿過區(qū)域Ⅱ過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（3）導體棒在整個運動過程中的總路程s。
d
1
=
9
8
m
d
2
=
2
5
m
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：28引用：2難度：0.3
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1．如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌，垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R，兩棒與導軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導軌足夠長、電阻忽略不計。
（1）閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）斷開S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：3106引用：16難度：0.5 -
2．2022年6月，我國首艘完全自主設(shè)計建造的航母“福建艦”下水亮相，除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外，電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一，其原理是利用電磁感應產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡化原理：艦載機著艦時關(guān)閉動力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機共速并與之一起在磁場中減速滑行至停下。已知艦載機質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m,接入導軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進入磁場。軌道端點MP間電阻為R，不計其它電阻。平行導軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度為B。除安培力外艦載機系統(tǒng)所受其它阻力均不計。求：
（1）艦載機和金屬棒一起運動的最大加速度a；
（2）艦載機減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab；
（3）艦載機減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布：2024/12/29 23:0:1組卷：200引用：4難度：0.4 -
3．如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒在MN與PQ之間部分的電阻為R，當ab棒沿導軌下滑的距離為x時，棒的速度大小為v.則在這一過程中（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：78引用：3難度：0.7
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