如图,两根足够长且平行的金属杆制成光滑金属导轨,导轨平面与水平面成α角,导轨宽为L,电阻忽略不计。空间有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场。开始时导轨顶端接一不计内阻的稳压电源,电动势为E,如图A.所示。导体棒P垂直于导轨放置并始终与导轨接触良好,P的质量为m、电阻为R。
(1)释放P,它恰能静止在导轨上,求匀强磁场的磁感应强度的大小与方向;
(2)若去掉稳压电源,用一根不计电阻的导线连接两根导轨的顶端,如图B.。再次由静止释放导体棒P。请通过分析,从速度、加速度的角度描述导体棒的运动;
(3)设导轨顶端接稳压电源时,通过静止导体棒的电流为I1;顶端接导线时,导体棒运动时其中的电流会无限逼近I2。请讨论I1、I2的大小分别由哪些因素决定。
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如图,两根足够长且平行的金属杆制成光滑金属导轨,导轨平面与水平面成α角,导轨宽为L,电阻忽略不计。空间有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场。开始时导轨顶端接一不计内阻的稳压电源,电动势为E,如图A.所示。导体棒P垂直于导轨放置并始终与导轨接触良好,P的质量为m、电阻为R。
(1)释放P,它恰能静止在导轨上,求匀强磁场的磁感应强度的大小与方向;
(2)若去掉稳压电源,用一根不计电阻的导线连接两根导轨的顶端,如图B.。再次由静止释放导体棒P。请通过分析,从速度、加速度的角度描述导体棒的运动;
(3)设导轨顶端接稳压电源时,通过静止导体棒的电流为I1;顶端接导线时,导体棒运动时其中的电流会无限逼近I2。请讨论I1、I2的大小分别由哪些因素决定。
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如图,两根足够长且平行的金属杆制成光滑金属导轨,导轨平面与水平面成α角,导轨宽为L,电阻忽略不计。空间有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场。开始时导轨顶端接一不计内阻的稳压电源,电动势为E,如图A.所示。导体棒P垂直于导轨放置并始终与导轨接触良好,P的质量为m、电阻为R。
(1)释放P,它恰能静止在导轨上,求匀强磁场的磁感应强度的大小与方向;
(2)若去掉稳压电源,用一根不计电阻的导线连接两根导轨的顶端,如图B.。再次由静止释放导体棒P。请通过分析,从速度、加速度的角度描述导体棒的运动;
(3)设导轨顶端接稳压电源时,通过静止导体棒的电流为I1;顶端接导线时,导体棒运动时其中的电流会无限逼近I2。请讨论I1、I2的大小分别由哪些因素决定。
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如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.在匀强磁场区域内,有一对光滑平行金属导轨,处于同一水平面内,导轨足够长,导轨间距L=1m,电阻可忽略不计。质量均为m=lkg,电阻均为R=2.5Ω的金属导体棒MN和PQ垂直放置于导轨上,且与导轨接触良好。先将PQ暂时锁定,金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由静止开始以加速度a=0.4m/s2向右做匀加速直线运动,5s后保持拉力F的功率不变,直到棒以最大速度vm做匀速直线运动.
(1)求棒MN的最大速度vm;
(2)当棒MN达到最大速度vm时,解除PQ锁定,同时撤去拉力F,两棒最终均匀速运动.求解除PQ棒锁定后,到两棒最终匀速运动的过程中,电路中产生的总焦耳热.
(3)若PQ始终不解除锁定,当棒MN达到最大速度vm时,撤去拉力F,棒MN继续运动多远后停下来?(运算结果可用根式表示)
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如图(甲)所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(乙)所示。
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第末外力F的瞬时功率。
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如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨、固定在同一水平面上,两导轨间距。导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻。导轨上停放一质量、电阻的金属杆,整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。用一外力沿水平方向拉金属杆,使之由静止开始做匀加速运动,电压传感器可将两端的电压即时采集并输入电脑,获得电压随时间变化的关系如图乙所示。
(1)计算加速度的大小;
(2)求第末外力的瞬时功率;
(3)如果水平外力从静止开始拉动杆所做的功,求金属杆上产生的焦耳热。
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如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成α=53°角,导轨宽L=0.8m,导轨间接一阻值为3Ω的电阻R0,导轨电阻忽略不计。在虚线下方区域有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。导体棒a的质量为m=0.01kg、电阻为R=2Ω,垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M处将a由静止释放,它恰能匀速进入磁场区域,设M到磁场边界的距离为s0。(sin53°=0.8,重力加速度g取10m/s2),求:
(1)s0的大小;
(2)调整导体棒a的释放位置,设释放位置到磁场边界的距离为x,分别就x=s0、x>s0和 x< s0三种情况分析、讨论导体棒进入磁场后,通过电阻R的电流变化情况。
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如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成α=53°角,导轨宽L=0.8m,导轨间接一阻值为3Ω的电阻R0,导轨电阻忽略不计。在虚线下方区域有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。导体棒a的质量为m=0.01kg、电阻为R=2Ω,垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M处将a由静止释放,它恰能匀速进入磁场区域,设M到磁场边界的距离为s0。(sin53°=0.8,重力加速度g取10m/s2),求:
(1)s0的大小;
(2)调整导体棒a的释放位置,设释放位置到磁场边界的距离为x,分别就x=s0、x>s0和 x< s0三种情况分析、讨论导体棒进入磁场后,通过电阻R的电流变化情况。
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如图1所示,两根与水平面成角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为,导轨底端接有阻值为的电阻R,导轨的电阻忽略不计整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度现有一质量为、电阻为的金属棒用细绳通过光滑滑轮与质量为的物体相连,细绳与导轨平面平行将金属棒与M由静止释放,棒沿导轨运动了2m后开始做匀速运动运动过程中,棒与导轨始终保持垂直接触取重力加速度求:
(1)金属棒匀速运动时的速度;
(2)棒从释放到开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的焦耳热;
(3)若保持某一大小的磁感应强度不变,取不同质量M的物块拉动金属棒,测出金属棒相应的做匀速运动的v值,得到实验图象如图2所示,请根据图中的数据计算出此时的;
(4)改变磁感应强度的大小为,,其他条件不变,请在坐标图2上画出相应的图线,并请说明图线与M轴的交点的物理意义.
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如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53°固定放置,导轨间连接一阻值为4Ω的电阻R,导轨电阻忽略不计。在两平行虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场区域的宽度为d=0.5m。导体棒a的质量为ma=0.6kg,电阻Ra=4Ω;导体棒b的质量为mb=0.2kg,电阻Rb=12Ω;它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M、N处同时将它们由静止开始释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,当b刚穿出磁场时,a正好进入磁场(g取10m/s2,sin53°=0.8,且不计a、b之间电流的相互作用)。求:
(1)在整个过程中,a、b两导体棒分别克服安培力做的功;
(2)在a穿越磁场的过程中,a、b两导体棒上产生的焦耳热之比;
(3)在穿越磁场的过程中,a、b两导体棒匀速运动的速度大小之比;
(4)M点和N点之间的距离。
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