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某同學(xué)設(shè)計(jì)了一款電動玩具,其簡化模型如圖所示,間距為L的平行長直軌道固定于水平桌面上,軌道的NO、N′O′段用絕緣材料制成,其余部分均為導(dǎo)電材料,連接處平滑。軌道左端接有電動勢為E、內(nèi)阻不計(jì)的直流電源,左側(cè)矩形區(qū)域MNN′M′內(nèi)有垂直桌面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1(大小可調(diào)節(jié))的勻強(qiáng)磁場,軌道的右側(cè)區(qū)域有垂直于桌面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2(大小已知)的勻強(qiáng)磁場。初始時(shí)金屬棒ab靜置于MM′右側(cè)某處,金屬棒cd靜置于PP′右側(cè)某處(PP′右側(cè)軌道足夠長)。兩棒的質(zhì)量均為m,接入電路中的電阻均為R,金屬棒與軌道接觸良好,其余電阻均不計(jì)。棒ab在MNN′M′區(qū)域運(yùn)動時(shí)受到恒定阻力f,棒cd在PP′右側(cè)區(qū)域運(yùn)動時(shí)會受到大小與速率成正比的摩擦阻力f=kv(其中k=
B
2
2
L
2
2
R
),兩棒在區(qū)域NPP′N′運(yùn)動時(shí)無摩擦阻力。調(diào)節(jié)磁場B1,將開關(guān)閉合,棒ab將從靜止開始加速,并在進(jìn)入絕緣段前達(dá)到勻速。
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(1)若金屬棒ab剛越過OO′時(shí)的速度為v0(為已知量),求此刻兩棒的加速度大?。?br />(2)接小題(1),當(dāng)棒ab從OO′向右運(yùn)動x0時(shí)(x0為已知量,未越過PP′),兩棒速度恰好相等,求此時(shí)兩棒的速度大??;
(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1調(diào)到多大時(shí),棒ab在進(jìn)入絕緣段前速度會有最大值?求出相應(yīng)的最大速度。

【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:144引用:2難度:0.2
相似題
  • 1.如圖甲所示,兩根相距為L的長直光滑導(dǎo)軌,固定在水平桌面上,導(dǎo)軌間連接著阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的金屬桿垂直于導(dǎo)軌放置并與兩導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)金屬桿和導(dǎo)軌的電阻。勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。金屬桿在水平拉力作用下向右做直線運(yùn)動,位移大小與速率平方的關(guān)系如圖乙所示。則( ?。?br />菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布:2024/11/8 22:0:1組卷:59引用:1難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。長為l的金屬棒,一端與圓環(huán)接觸良好,另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO'上,隨軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器,有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,不計(jì)其他電阻和摩擦,下列說法正確的是(  )

    發(fā)布:2024/11/8 18:30:1組卷:125引用:2難度:0.5
  • 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(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)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(yùn)動.當(dāng)滑片滑至滑動變阻器的中點(diǎn)時(shí),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(jì),運(yùn)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(yùn)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(yùn)動時(shí)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(yùn)動時(shí)的速度用符號v表示,此時(shí)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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