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如圖甲所示,平行導(dǎo)軌MN、M'N'固定在水平面上,左端M'M'之間接有一個R=2Ω的定值電阻,半徑r均為0.5m的絕緣半圓形軌道NP、N'P'與平行導(dǎo)軌分別平滑連接于N、N'點且固定在豎直平面內(nèi),導(dǎo)軌間距L=1m。定值電阻R的右邊有一個寬度d1=0.5m的磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度B1隨t的變化規(guī)律如圖乙所示,方向豎直向下。在該磁場右邊有一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R'=2Ω、長L=1m的導(dǎo)體棒ab置于水平導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒右側(cè)x=1m處有一邊界AA',AA'右側(cè)有一寬度d=1m的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小B2=1T,方向豎直向下。導(dǎo)體棒ab在平行于導(dǎo)軌的水平恒力F=2N的作用下,t=0時從靜止開始向右運動,運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直并與導(dǎo)軌接觸良好,當(dāng)導(dǎo)體棒運動至AA'時撤去恒力F,然后進(jìn)入勻強磁場B2。導(dǎo)體棒滑出勻強磁場B2后,與靜止在半圓形軌道NP、N'P'最底端質(zhì)量也為m的絕緣棒cd發(fā)生碰撞并粘在一起,之后一起滑上半圓形軌道。已知導(dǎo)體棒ab初始位置到AA'間的軌道粗糙,棒ab和cd與軌道間的動摩擦因數(shù)μ均為0.2,其他軌道均光滑。(g取10m/s2
(1)求導(dǎo)體棒ab進(jìn)入勻強磁場B2前通過電阻R的電流大小和方向;
(2)試判斷導(dǎo)體棒能否到達(dá)半圓形軌道的最高點PP'。若能,求出導(dǎo)體棒第一次落地點到NN'的距離;若不能,求出導(dǎo)體棒最終停止的位置到AA“的距離(可用分?jǐn)?shù)表示);
(3)在導(dǎo)體棒運動的整個過程,求電路中產(chǎn)生的焦耳熱。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:168引用:1難度:0.5
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.如圖,半徑為R,粗細(xì)均勻的單匝圓形金屬線圈內(nèi)有一半徑為r的圓形區(qū)域存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度垂直于線圈平面向里,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為B=B0+kt,B0、k為常量。圖中金屬線圈上a、b兩點之間的電勢差為( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/2 13:30:2組卷:117引用:2難度:0.6
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,兩足夠長平行光滑固定導(dǎo)軌,傾角為θ,導(dǎo)體棒ab、cd用絕緣細(xì)線栓連,處于水平狀態(tài),在平行于斜面向上的恒力F作用下靜止于軌道,一范圍足夠大的勻強磁場垂直于軌道斜面(未畫出)。磁感應(yīng)強度為B,軌道寬度為l,導(dǎo)體棒ab、cd接入電路的電阻分別為R和2R。剪斷細(xì)線,經(jīng)t時間ab達(dá)到最大速度。已知導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為2m,導(dǎo)體棒cd質(zhì)量為m。下列說法正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/3 1:0:1組卷:372引用:2難度:0.6
  • 3.如圖甲所示,兩根光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ彼此平行,相距L=0.5m,與水平面成θ=37°角放置,在導(dǎo)軌的上部接有一滑動變阻器,其最大阻值R=10Ω.一根質(zhì)量為m=50g、電阻r=2Ω的直導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌垂直放置且與導(dǎo)軌接觸良好.在圖示的矩形虛線區(qū)域內(nèi)存在著垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場,該磁場始終以速度v0在矩形虛線區(qū)域內(nèi)沿著導(dǎo)軌勻速向上運動.當(dāng)滑片滑至滑動變阻器的中點時,導(dǎo)體棒恰能在導(dǎo)軌上靜止不動.金屬導(dǎo)軌的電阻不計,運動的過程中總能保證金屬棒處于磁場中.設(shè)軌道足夠長,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
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    (1)求磁場運動的速度v0是多大?
    (2)現(xiàn)將滑動變阻器接入電路的阻值迅速變?yōu)?Ω,求導(dǎo)體棒穩(wěn)定運動時的速度大小及該過程中安培力的最大功率.
    (3)若將滑動變阻器的滑片滑至某處后導(dǎo)體棒穩(wěn)定運動時的速度用符號v表示,此時對應(yīng)電路的總電阻用符號R表示,請推導(dǎo)速度v隨總電阻R變化的關(guān)系式,并在圖乙中準(zhǔn)確地畫出此情況下的v-R圖象.

    發(fā)布:2024/11/3 8:0:2組卷:211引用:2難度:0.1
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