如圖（a）所示，距離為L的兩根足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)軌與水平面夾角為θ。質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒ab垂直放置于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌所在平面內(nèi)有垂直于導(dǎo)軌斜向上的勻強(qiáng)磁場。導(dǎo)軌的P、M兩端接在外電路上，電阻R的阻值為2r,電容器的電容為C，電容器的耐壓值足夠大。在開關(guān)S1閉合、S2斷開的狀態(tài)下將金屬棒ab由靜止釋放（運(yùn)動過程中ab始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好），金屬棒的v-t圖像如圖（b）所示。導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。
（1）求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；
（2）在開關(guān)S1閉合、S2斷開的狀態(tài)下，當(dāng)導(dǎo)體棒加速下滑的距離為x時電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則此時金屬棒的速度、加速度分別是多少？
（3）現(xiàn)將開關(guān)S1斷開，S2閉合，由靜止釋放金屬棒后，金屬棒做什么運(yùn)動？
【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：199引用：1難度：0.5
相似題
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1．平行導(dǎo)軌P、Q相距l(xiāng)=1m,導(dǎo)軌左端接有如圖所示的電路。其中水平放置的平行板電容器兩極板M、N相距d=10mm,定值電阻R1=R2=12Ω，R3=2Ω，金屬棒ab的電阻r=2Ω，其他電阻不計。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場豎直穿過導(dǎo)軌平面，當(dāng)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動時，懸浮于電容器兩極板之間，質(zhì)量m=1×10-14kg,電荷量q=-1×10-14C的微粒恰好靜止不動。取g=10m/s2，在整個運(yùn)動過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，且速度保持恒定。
試求：
（1）勻強(qiáng)磁場的方向和MN兩點間的電勢差；
（2）ab兩端的路端電壓；
（3）金屬棒ab運(yùn)動的速度。發(fā)布：2024/12/29 18:0:2組卷：103引用：2難度：0.4 -
2．為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計了兩種發(fā)電裝置為車燈供電。
方式一：如圖甲所示，固定磁極N、S在中間區(qū)域產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.1T，矩形線圈abcd固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸過ab邊中點，與ad邊平行，轉(zhuǎn)軸一端通過半徑r0=1.0cm的摩擦小輪與車輪邊緣相接觸，兩者無相對滑動。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，可通過摩擦小輪帶動線圈發(fā)電，使L1、L2兩燈發(fā)光。已知矩形線圈N=100匝，面積S=10cm2，線圈abcd總電阻R0=2Ω，小燈泡電阻均為R=2Ω
方式二：如圖乙所示，自行車后輪由半徑r1=0.15m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.45m的金屬外圈（可認(rèn)為等于后輪半徑）和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間沿同一直徑接有兩根金屬條，每根金屬條中間分別接有小燈泡L1、L2，阻值均為R=2Ω。在自行車支架上裝有強(qiáng)磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=1T、方向垂直紙面向里的“扇形”勻強(qiáng)磁場，張角θ=90°。
以上兩方式，都不計其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。求：
（1）“方式一”情況下，當(dāng)自行車勻速騎行速度v=6m/s時，小燈泡L1的電流有效值I1；
（2）“方式二”情況下，當(dāng)自行車勻速騎行速度v=6m/s時，小燈泡L1的電流有效值I1′；
（3）在兩種情況下，若自行車以相同速度勻速騎行，為使兩電路獲得的總電能相等，“方式一”騎行的距離S1和“方式二”騎行的距離S2之比。發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：111引用：3難度：0.4 -
3．如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行并相距為L，bc是以O(shè)為圓心的半徑為r的圓弧導(dǎo)軌，圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，a、d兩端接有一個電容為C的電容器，金屬桿OP的O端與e點用導(dǎo)線相接，P端與圓弧bc接觸良好，初始時，可滑動的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上，金屬桿MN質(zhì)量為m,金屬桿MN和OP電阻均為R，其余電阻不計，若桿OP繞O點在勻強(qiáng)磁場區(qū)內(nèi)以角速度ω從b到c勻速轉(zhuǎn)動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有（ ）發(fā)布：2024/12/29 17:0:1組卷：379引用：3難度：0.5
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