平行直导轨由水平部分和倾斜部分组成,导轨间距 L=0.5 m,PQ 是分界线,倾斜部分倾角为 θ=30°,PQ 右侧有垂直于斜面向下的匀强磁场 B2=1 T,PQ 左侧存在着垂直 于水平面但方向未知、大小也为 1 T 的匀强磁场 B1,如图所示。质量 m=0.1 kg、接入电路的电阻 r=0.1 Ω 的两根金属细杆 ab 和 cd 垂直放于该导轨上,其中 ab 杆光滑,cd 杆与导轨间的动摩擦因数为 μ=导轨底端接有 R=0.1 Ω 的电阻。开始时ab、cd 均静止于导轨上。现对ab 杆施加一水平向左的恒定外力 F,使其向左运动,当 ab 杆向左运动的位移为 x 时开始做匀 速直线运动,此时 cd 刚要开始沿斜面向上运动(仍保持静止),再经 t=0.4 s 撤去外力 F,最后 ab 杆静止在水平导轨上。整个过程中电阻 R 的发热量为 Q=1.0 J。设最大静摩擦力等于滑动摩 擦力。(g=10 m/s2,不计空气阻力)
(1)判断 B1 磁场的方向;
(2)刚撤去外力 F 时 ab 杆的速度 v 的大小;
(3)求 ab 杆的最大加速度 a 的大小和加速过程中的位移 x 的大小。
高三物理解答题困难题
间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨,左侧水平,右侧倾斜且与水平部分平滑连接并成α=30°夹角,两导轨间距为L=0.5m,左端接有电阻R=0.5Ω,其余电阻不计。水平部分空间内有竖直向上的匀强磁场B1=0.5T,斜面部分有垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场B2.质量为m=0.2kg的导体棒CD,与导轨接触良好且始终垂直于导轨。给棒CD沿斜面向下的初速度v0=2m/s后,棒匀速下滑,经时间△t=1s进入水平部分。(g=10m/s2)求:
(1)B2的大小;
(2)进入水平部分后,棒CD的电流方向和安培力方向,并从速度、加速度两个角度描述导体棒CD进入水平部分后的运动情况;
(3)棒CD从开始到最终停止,电阻R上产生的热量Q;
(4)棒CD进入水平部分瞬间加速度a的大小和方向;若要让棒进入水平部分后,加速度保持不变,需在棒上加一个水平外力F,直至棒离开水平面,从棒进入水平部分开始计时,请写出力F与时间t的表达式,并标明F的方向及t的取值范围。
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平行直导轨由水平部分和倾斜部分组成,导轨间距 L=0.5 m,PQ 是分界线,倾斜部分倾角为 θ=30°,PQ 右侧有垂直于斜面向下的匀强磁场 B2=1 T,PQ 左侧存在着垂直 于水平面但方向未知、大小也为 1 T 的匀强磁场 B1,如图所示。质量 m=0.1 kg、接入电路的电阻 r=0.1 Ω 的两根金属细杆 ab 和 cd 垂直放于该导轨上,其中 ab 杆光滑,cd 杆与导轨间的动摩擦因数为 μ=导轨底端接有 R=0.1 Ω 的电阻。开始时ab、cd 均静止于导轨上。现对ab 杆施加一水平向左的恒定外力 F,使其向左运动,当 ab 杆向左运动的位移为 x 时开始做匀 速直线运动,此时 cd 刚要开始沿斜面向上运动(仍保持静止),再经 t=0.4 s 撤去外力 F,最后 ab 杆静止在水平导轨上。整个过程中电阻 R 的发热量为 Q=1.0 J。设最大静摩擦力等于滑动摩 擦力。(g=10 m/s2,不计空气阻力)
(1)判断 B1 磁场的方向;
(2)刚撤去外力 F 时 ab 杆的速度 v 的大小;
(3)求 ab 杆的最大加速度 a 的大小和加速过程中的位移 x 的大小。
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如图所示,平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分组成,且二者平滑连接。导轨水平部分MN的右侧区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.4T。在距离磁场左边界线MN为d=0.8m处垂直导轨放置一个导体棒a,在倾斜导轨高h=0.2m处垂直于导轨放置导体棒b。将b棒由静止释放,最终导体棒a和b速度保持稳定。已知轨道间距L=0.5m,两导体棒质量均为m=0.1kg,电阻均为R=0.1Ω,g=10m/s2,不计导轨电阻,导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好,忽略磁场边界效应。求:
(1)导体棒刚过边界线MN时导体棒a的加速度大小;
(2)从初始位置开始到两棒速度稳定的过程中,感应电流在导体棒a中产生的热量;
(3)两棒速度稳定后二者之间的距离。
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如图所示,两根足够长的平行金属导轨由倾斜和水平两部分平滑连接组成,倾斜部分的倾角θ= 45°,水平部分处于方向竖直向上的、磁感应强度为B=lT的匀强磁场中。导轨间距/=lm,在导轨左上端接有一个阻值为R=3Ω的电阻。将质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的金属棒ab从斜导轨上的与水平导轨高度差为h=lm处由静止释放,导轨电阻不计,棒与倾斜导轨间的摩擦力是它们之间正压力的μ= 0.2倍,水平导轨光滑,导体棒始终垂直于两导轨,取g= 10 m/s2.求:
(1)棒ab刚运动到水平导轨上时的速度大小和棒ab在水平导轨上运动的最大加速度;
(2)在棒ab运动的整个过程中通过电阻R的电荷量。
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如图所示,两根足够长的平行金属导轨由倾斜和水平两部分平滑连接组成,导轨间距,倾角θ=45°,水平部分处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向上,磁场左边界MN与导轨垂直。金属棒质量,电阻,金属棒质量,电阻,导轨电阻不计,两棒与导轨间动摩擦因数。开始时,棒放在斜导轨上,与水平导轨高度差,棒放在水平轨上,距MN距离为。两棒均与导轨垂直,现将棒由静止释放,取。求:
(1)棒运动到MN处的速度大小;
(2)棒运动的最大加速度;
(3)若导轨水平部分光滑,要使两棒不相碰,棒距离MN的最小距离。
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(19分)如图所示,两平行导轨间距L=0.1 m,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接,倾斜部分与水平面的夹角θ=30°,垂直斜面方向向上的磁场的磁感应强度B=0.5 T,水平部分没有磁场.金属棒ab质量m=0.005 kg,电阻r=0.02 Ω,运动中与导轨有良好接触,并且垂直于导轨,电阻R=0.08 Ω,其余电阻不计,当金属棒从斜面上离地高h=1.0 m以上任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离x都是1.25 m(取g=10 m/s2).
求:(1)棒在斜面上的最大速度;(2)水平面的动摩擦因数;
(3)从高度h=1.0 m处滑下后电阻R上产生的热量。
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