如圖所示,光滑水平軌道MN、PQ和光滑傾斜軌道NF、QE在N、Q點(diǎn)連接,傾斜軌道傾角為θ,軌道間距均為L,軌道足夠長。水平軌道間連接著阻值為R的電阻,質(zhì)量分別為M、m,電阻分別為R、r的導(dǎo)體棒a、b分別放在兩組軌道上,導(dǎo)體棒均與軌道垂直,導(dǎo)體棒a與水平放置的輕質(zhì)彈簧通過絕緣裝置連接,彈簧另一端固定在豎直墻壁上。水平軌道所在的空間區(qū)域存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場,傾斜軌道空間區(qū)域存在垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場,該磁場區(qū)域僅分布在QN和EF所圍的區(qū)域內(nèi),QN、EF間距離為d,兩個區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2,以QN為分界線且互不影響。現(xiàn)在用一外力F將導(dǎo)體棒a向右拉至某一位置處,然后把導(dǎo)體棒b從緊靠分界線QN處由靜止釋放,導(dǎo)體棒b在出磁場邊界EF前已達(dá)到最大速度。當(dāng)導(dǎo)體棒b在磁場中運(yùn)動達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,撤去作用在a棒上的外力后發(fā)現(xiàn)a棒仍能靜止一段時間,然后又來回運(yùn)動并最終停下來。
(1)求導(dǎo)體棒b在傾斜軌道的磁場區(qū)域中運(yùn)動的最大速度;
(2)求撤去外力后,彈簧彈力的最大值;
(3)如果兩個區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=B2=B且導(dǎo)體棒的電阻R=r,從b棒開始運(yùn)動到a棒最終靜止的整個過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q,求彈簧最初的彈性勢能。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢;閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式;安培力的計算公式及簡單應(yīng)用.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:107引用:3難度:0.5
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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(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(yùn)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( ?。?/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(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)動,則( )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(diǎn),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(qiáng)磁場中,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(yùn)動過程中( )
發(fā)布:2024/12/20 12:0:2組卷:78引用:1難度:0.4
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