如图所示,空间有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场,两平行光滑金属导轨水平放置,其电阻不计、间距为L,左端接有阻值为R的定值电阻。一质量为m、电阻也为R的导体棒与两导轨接触良好,在水平力F作用下在O位置两侧M、N间做往复运动.t=0时刻起导体棒从M位置开始向右运动,其速度变化规律为v=vmsinωt,在O位置速度最大。
(1)写出定值电阻中的电流i随时间t变化的表达式;
(2)导体棒从M位置开始运动到O位置的过程中,经过的时间t=,求此过程中定值电阻上产生的焦耳热Q及水平力F做的功W;
(3)单匝线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生电流的变化规律与题中导体棒运动产生电流的变化规律类似.试求导体棒从M位置运动到O位置的过程中,通过定值电阻的电荷量q。
高二物理解答题中等难度题
如图所示,两根金属平行导轨和放在水平面上,左端向上弯曲且光滑,导轨间距为,电阻不计.水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场,相距一段距离不重叠,磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端,磁感强度大小为,方向竖直向上;磁场Ⅱ的磁感应强度大小为,方向竖直向下.质量均为、电阻均为的金属棒和垂直导轨放置在其上,金属棒置于磁场Ⅱ的右边界处.现将金属棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放,使其沿导轨运动.设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好.
(1)若水平段导轨粗糙,两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为,将金属棒从距水平面高度处由静止释放.求:
①金属棒刚进入磁场Ⅰ时,通过金属棒的电流大小;
②若金属棒在磁场Ⅰ内运动过程中,金属棒能在导轨上保持静止,通过计算分析金属棒释放时的高度应满足的条件;
(2)若水平段导轨是光滑的,将金属棒仍从高度处由静止释放,使其进入磁场Ⅰ.设两磁场区域足够大,求金属棒在磁场Ⅰ内运动过程中,金属棒中可能产生焦耳热的最大值.
高二物理简答题困难题查看答案及解析
如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计.水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.导体棒a与b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R.b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放.运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g.
(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力。
(2)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,求b棒上产生的内能.
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,两根平行光滑的金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.导体棒a和b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R.b棒放置在水平导轨上且距弯曲轨道底部L0处,a棒在弯曲轨道上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直,重力加速度为g。求
(1)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,a棒上产生的内能?
(2)a,b棒运动最终稳定时,通过a棒的总电量?
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,两根平行光滑的金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。导体棒a和b的质量均为m,电阻值分别为,。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弯曲轨道上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直,重力加速度为g。(提示:可运用动量定理和动量守恒来求解)求:
(1)a棒开始下落刚到水平面时的速度;
(2)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,a棒上产生的内能;
(3)a、b棒运动最终稳定时,通过a棒的总电荷量。
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。导体棒a与b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g。
(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;
(2)求最终稳定时两棒的速度大小;
(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,求b棒上产生的内能。
高二物理简答题简单题查看答案及解析
如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计,水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。导体棒a与b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g。求:
(1)a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;
(2)最终稳定时两棒的速度大小;
(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,b棒上产生的焦耳热是多少?
高二物理解答题简单题查看答案及解析
如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计,水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。导体棒a与b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g。求:
(1)a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;
(2)最终稳定时两棒的速度大小;
(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,b棒上产生的焦耳热是多少?
高二物理解答题简单题查看答案及解析
如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距,左端接有阻值的电阻,一质量,电阻的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度,棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以的加速度做匀加速运动,当棒的位移时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比,导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,求:
(1)棒在运动过程中所加外力的最大值;
(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热;
(3)金属棒在运动过程中外力做的功。
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图甲所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,导轨左端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接,右端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接。在矩形区域CDFE内有竖直向上的匀强磁场,CE长为2m,CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示,在t=0时,一阻值为2Ω的金属棒在水平恒力F作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动,在金属棒从AB位置运动到EF位置的过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求:
(1)通过小灯泡的电流大小
(2)恒力F的大小
(3)4s末金属棒的速度大小
(4)金属棒的质量
高二物理计算题困难题查看答案及解析
如图所示,一对光滑的平行金属导轨(电阻不计)固定在同一水平面内,导轨足够长且间距为L,左端接有阻值R的电阻,一质量m、长度L的金属棒MN放置在导轨上,棒的电阻为r,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,棒在水平向右的外力作用下,由静止开始做加速运动,保持外力的功率为P不变,经过时间t导体棒最终做匀速运动。求:
(1)导体棒匀速运动时的速度是多少?
(2)t时间内回路中产生的焦耳热是多少?
高二物理计算题中等难度题查看答案及解析