如圖所示,在一個(gè)匝數(shù)為N、橫截面積為S、阻值為R0的圓形螺線管內(nèi)充滿方向與線圈平面垂直、大小隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,其變化率為k。螺線管右側(cè)連接有“T”形金屬軌道裝置,整個(gè)裝置處于大小為B2、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,該裝置由位于同一水平面的光滑平行導(dǎo)軌AP、A'P'和粗糙豎直導(dǎo)軌SW、S'W'構(gòu)成,導(dǎo)軌間距均為l。開始時(shí),導(dǎo)體棒a、b分別靜置在水平軌道上SS'左右兩側(cè)適當(dāng)位置,b棒用一絕緣且不可伸長(zhǎng)的輕繩通過光滑轉(zhuǎn)彎裝置O與c棒相連,與b、c棒相連的輕繩分別與導(dǎo)軌SP、SW平行,三根導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度均為l且始終與導(dǎo)軌垂直接觸。剛開始鎖定b棒,閉合開關(guān)K后,a棒由靜止開始運(yùn)動(dòng),與b棒碰前瞬間,a棒的速度為v0,此時(shí)解除b棒的鎖定,同時(shí)斷開開關(guān)K,碰后兩棒粘在一起運(yùn)動(dòng),此后導(dǎo)體棒減速為零的過程中c棒產(chǎn)生的焦耳熱為Q。已知三根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R0,c棒與豎直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,a、b棒碰撞時(shí)間極短,不計(jì)其他電阻及阻力,重力加速度為g。求:
(1)開關(guān)K剛閉合時(shí),通過a棒的電流大?。?br />(2)a棒從靜止加速到v0的過程中,流過a棒的電荷量;
(3)a、b棒碰后瞬間,a棒的速度大?。?br />(4)c棒上升的最大高度。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;動(dòng)量守恒與能量守恒共同解決實(shí)際問題;電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題;導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);動(dòng)量定理的內(nèi)容和應(yīng)用.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:114引用:2難度:0.5
相似題
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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(dǎo)軌,垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長(zhǎng)度也為l、電阻均為R,兩棒與導(dǎo)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(chǎng),磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)、電阻忽略不計(jì)。
(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:3119引用:16難度:0.5 -
2.如圖所示,足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面呈θ角,其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,導(dǎo)軌電阻不計(jì).金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)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(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌下滑的距離為x時(shí),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 -
3.2022年6月,我國首艘完全自主設(shè)計(jì)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(yīng)產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機(jī)著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理:艦載機(jī)著艦時(shí)關(guān)閉動(dòng)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(jī)共速并與之一起在磁場(chǎng)中減速滑行至停下。已知艦載機(jī)質(zhì)量為M,金屬棒質(zhì)量為m,接入導(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進(jìn)入磁場(chǎng)。軌道端點(diǎn)MP間電阻為R,不計(jì)其它電阻。平行導(dǎo)軌MN與PQ間距L,軌道間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。除安培力外艦載機(jī)系統(tǒng)所受其它阻力均不計(jì)。求:
(1)艦載機(jī)和金屬棒一起運(yùn)動(dòng)的最大加速度a;
(2)艦載機(jī)減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab;
(3)艦載機(jī)減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布:2024/12/29 23:0:1組卷:204引用:4難度:0.4
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