小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个0.05 Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10m/s,sin53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求
(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力的大小;
(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
高三物理计算题中等难度题
小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个R=0.05 Ω的电阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T.质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求:
(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小;
(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.
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小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个R=0.05 Ω的电阻.在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T.质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m.一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量).求:
(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小;
(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q.
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小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个0.05 Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10m/s,sin53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求
(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力的大小;
(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
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小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50 m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个R=0.05 Ω的电阻。在导轨间长d=0.56 m的区域内,存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度B=2.0 T。质量m=4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上,用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24 m。一位健身者用恒力F=80 N拉动GH杆,CD棒由静止开始运动,上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手,触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10 m/s2,sin 53°=0.8,不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求
(1)CD棒进入磁场时速度v的大小;
(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小;
(3)在拉升CD棒的过程中,健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。
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随着科学技术的发展,磁动力作为一种新型动力系统已经越来越多的应用于现代社会,如图13所示为电磁驱动装置的简化示意图,两根平行长直金属导轨倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角为,导轨的间距为L,两导轨上端之间接有阻值为R的电阻。质量为m的导体棒ab垂直跨接在导轨上,接触良好,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=tanθ,导轨和导体棒的电阻均不计,且在导轨平面上的矩形区域(如图中虚线框所示)内存在着匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度的大小为B。(导体棒在运动过程中始终处于磁场区域内)
(1)若磁场保持静止,导体棒在外力的作用下以速度v0沿导轨匀速向下运动,求通过导体棒ab的电流大小和方向;
(2)当磁场以某一速度沿导轨平面匀速向上运动时,可以使导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动,求磁场运动的速度大小;
(3)为维持导体棒以速度v0沿斜面匀速向上运动,外界必须提供能量,此时系统的效率η为多少。 (效率是指有用功率对驱动功率或总功率的比值)
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磁动力作为一种新型动力系统已经越来越多的应用于现代社会。如图所示为电磁驱动装置的简化示意图,间距的两根足够长的平行长直金属导轨倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角,两导轨上端接有的电阻。质量的导体棒垂直放置在导轨上,与导轨接触良好,导体棒与导轨间的动摩擦因数,导轨和导体棒的电阻均不计,导轨平面上的矩形区域(如图中虚线框所示)内存在着磁感应强度的匀强磁场,磁场方向垂直导轨平面向上。()
(1)若磁场保持静止,导体棒从距离磁场区域处由静止下滑,恰好匀速穿过磁场区域,求的大小;
(2)若导体棒处于磁场区域内,当磁场以某一速度沿导轨平面匀速向上运动时,可以使导体棒以的速度沿导轨匀速向上运动,导体棒在运动过程中始终处于磁场区域内,求磁场运动的速度大小,以及为维持导体棒的运动此时系统提供的功率P。
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如图所示,两根相距为d,摩擦因数为μ的粗糙平行金属导轨放在倾角为θ的斜面上,金属导轨上端连有阻值为R的电阻,在平行于斜面的矩形区域mnop(mp长为l,且平行金属导轨,不考虑磁场的边界效应)存在一个垂直斜面向上的匀强磁场B,一根电阻为r,质量为m的金属棒EF自磁场上边界虚线mn处由静止释放,经过t时间离开磁场区域。求:
(1)t时间内通过电阻R的电量q。
(2)t时间内电阻R产生的焦耳热Q;
(3)沿着导轨向下平行移动磁场区域,从原位置释放金属棒,当它恰好能匀速通过磁场时,磁场的移动距离s和金属棒通过磁场的时间分别是多少?
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如图所示,两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m,导轨平面与水平面成37°角,导轨上端接一阻值为R=0.80的电阻。轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T。现有一质量为m=0.20kg、电阻r=0.20的金属棒放在导轨最上端,棒与导轨垂直并始终保持良好接触,他们之间的动摩擦因数为。棒ab从最上端由静止开始释放。(g=10m/s2,
sin37°=0.6,cos37°=0.8)。
求:
(1)棒在下滑的过程中最大速度是多少?
(2)当棒的速度v=2m/s时,它的加速度是多少?
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