一位大學(xué)生在研究電磁感應(yīng)問題時設(shè)計了如下實驗。實驗裝置如圖所示，水平放置的金屬軌道FMNZ'N'M'F'，F(xiàn)M與F'M'平行，相距L2=0.5m,NZ與N'Z'平行，相距L=1m,軌道間區(qū)域被邊界NN'、PP'和QQ'分成I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區(qū)域，其中I、Ⅱ、Ⅳ處于豎直向下的勻強磁場中，Ⅲ處于水平向左的磁場中，磁場磁感應(yīng)強度的大小均為B=2T。軌道上放置著AB、CD兩根金屬棒，位置如圖所示。兩金屬棒質(zhì)量均為m=1kg,電阻均為R=1Ω，其中AB棒在I區(qū)域運動時接入電路的有效電阻為R2=0.5Ω。t=0時，AB棒有向右的初速度v0=5m/s,CD棒的速度為0（此后各運動過程，兩棒與導(dǎo)軌都始終垂直且接觸良好），在CD棒到達PP'時AB棒恰好到達MM'，且兩棒均已勻速。此時開始給AB棒一個外力，使AB棒在Ⅱ區(qū)域做勻加速運動，發(fā)現(xiàn)該外力隨時間每秒增加4N，且CD棒在Ⅲ區(qū)域的運動時間為1s。當(dāng)CD棒到達QQ'時，撤去AB棒外力。此后AB棒繼續(xù)在Ⅱ區(qū)域運動，CD棒在Ⅳ區(qū)域運動，直到兩者穩(wěn)定。所有軌道電阻不計，Ⅲ區(qū)域軌道粗糙，μ=0.05，其他軌道光滑，g取10m/s2。求：
（1）t=0時，AB棒兩端的電勢差UAB
（2）當(dāng)CD棒到達PP'時，AB棒的速度大小v1以及當(dāng)CD棒到達QQ'時AB棒的速度大小v1'
（3）CD棒在QZZ'Q'區(qū)域運動過程中整個回路產(chǎn)生的焦耳熱Q
L
2
R
2
【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：273引用：1難度：0.1
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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，寬軌EF、GH足夠長。下列判斷正確的是（ ?。?/h2>L2發(fā)布：2024/12/20 1:30:2組卷：337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=，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>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，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 />
發(fā)布：2024/12/20 12:0:2組卷：78引用：1難度：0.4
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