如图,相距L=1m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上,两导轨左端间接有阻值R=2Ω的电阻,导轨所在区域内加上与导轨所在平面垂直、方向相反的匀强磁场,磁场宽度d均为0.6m,磁感应强度大小B1=T、B2=0.8T.现有电阻r=1Ω的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab从边界MN进入磁场后始终以速度m/s作匀速运动,求:
⑴棒ab在磁场B1中时克服安培力做功的功率;
⑵棒ab经过任意一个磁场B2区域过程中通过电阻R的电量;
⑶棒ab在磁场中匀速运动时电阻R两端电压的有效值.
高二物理解答题中等难度题
如图,相距L=1m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上,两导轨左端间接有阻值R=2Ω的电阻,导轨所在足够长区域内加上与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小B=1T。现有电阻r=1Ω,质量m=1kg的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab以速度从边界MN进入磁场后。
(1)求棒ab刚进入磁场时的加速度大小;
(2)棒ab进入磁场一段距离后,速度大小变为6m/s,求从进入磁场到此时的过程中电阻R产生的焦耳热为多少.
(3)求棒ab最终停的位置.
高二物理计算题困难题查看答案及解析
如图,两根相距l=1m平行光滑长金属导轨电阻不计,被固定在绝缘水平面上,两导轨左端接有R=2Ω的电阻,导轨所在区域内加上与导轨垂直、方向相反的磁场,磁场宽度d相同且为0.6m,磁感应强度大小B1=T、B2=0.8T。现有电阻r=1Ω的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab以v=5m/s从边界MN进入磁场后,在拉力作用下始终作匀速运动,求:
(1)导体棒ab进入磁场B1时拉力的功率
(2)导体棒ab匀速运动过程中电阻R两端的电压有效值
高二物理计算题中等难度题查看答案及解析
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如图所示,电阻不计的平行光滑金属导轨MN和EF固定放置在水平面上。ME间接有阻值R=4Ω的电阻,导轨间距L=1m,导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度。电阻不计的轻质导体棒CD垂直于导轨放置,与导轨接触良好。用平行于MN的水平外力向右拉动CD,使其以速度v=4m/s匀速运动。求:
(1)导体棒CD运动过程中产生的感应电动势大小
(2)导体棒CD所受安培力的大小及方向
(3)外力做功的功率
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如图甲所示,在水平面上固定宽为L=1m、足够长的光滑平行金属导轨,左端接有R=0.5Ω的定值电阻,在垂直导轨且距导轨左端 d=2.5m处有阻值 r=0.5Ω、质量 m=2kg 的光滑导体棒,导轨其余部分电阻不计.磁场垂直于导轨所在平面,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示.第1s内导体棒在拉力F作用下始终处于静止状态.1s后,拉力F保持与第1s末相同,导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中,拉力F做功为W=11.25J.求:
(1)第1s末感应电流的大小;
(2)第1s末拉力的大小及方向;
(3)1s后导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中,电阻R上产生的焦耳热.
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如图所示,在水平绝缘平面上固定足够长的平行光滑金属导轨(电阻不计),导轨左端连接一个阻值为R的电阻,质量为m的金属棒(电阻不计)放在导轨上,金属棒与导轨垂直且与导轨接触良好.整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,在用水平恒力F把金属棒从静止开始向右拉动的过程中,下列说法正确的是
A.恒力F与安培力做的功之和等于电路中产生的电能与金属棒获得的动能和
B.恒力F做的功一定等于克服安培力做的功与电路中产生的电能之和
C.恒力F做的功一定等于克服安培力做的功与金属棒获得的动能之和
D.恒力F做的功一定等于电路中产生的电能与金属棒获得的动能之和
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如图所示,水平面上有两根相距1m的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M和P之间接有阻值为R的定值电阻。导体棒ab长l=1m,其电阻为r,与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.8T。现在在导体棒ab上施加一个水平向右的力F,使ab以v=20m/s的速度向右做匀速运动时,求
⑴ab中电流的方向如何?
⑵ab中的感应电动势多大?
⑶若定值电阻R=6.0Ω,导体棒的电阻r=2.0Ω,F多大?
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如图所示,两根相距为L的光滑平行金属导轨CD、EF固定在水平面内,并处在竖直向下的匀强磁场中,导轨足够长且电阻不计。在导轨的左端接入阻值为R的定值电阻,将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上,可以认为MN棒的长度与导轨宽度相等,且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计空气阻力。金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中,假设磁感应强度大小为B且保持不变,为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。
(1)请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒MN中的感应电动势E;
(2)在上述情景中,金属棒MN相当于一个电源,这时的非静电力与棒中自由电荷所受洛伦兹力有关。请根据电动势的定义,推导金属棒MN中的感应电动势E。
(3)请在图中画出自由电荷所受洛伦兹力示意图。我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,金属棒MN中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请结合图中自由电荷受洛伦兹力情况,通过计算分析说明。
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如图所示,两根相距为L的光滑平行金属导轨CD、EF固定在水平面内,并处在竖直向下的匀强磁场中,导轨足够长且电阻不计.在导轨的左端接入阻值为R的定值电阻,将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上,可以认为MN棒的长度与导轨宽度相等,且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计空气阻力.金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中,假设磁感应强度大小为B且保持不变,为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷.
(1)请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒MN中的感应电动势E;
(2)在上述情景中,金属棒MN相当于一个电源,这时的非静电力与棒中自由电荷所受洛伦兹力有关.请根据电动势的定义,推导金属棒MN中的感应电动势E.
(3)请在图中画出自由电荷所受洛伦兹力示意图.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,金属棒MN中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请结合图中自由电荷受洛伦兹力情况,通过计算分析说明.
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如图所示,宽度为L=0.2m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值R=1 的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小B=5T。一根质量m=100g的导体棒MN放在导轨上,并与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动,运动速度v=10m/s,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直.求:
(1)导体棒MN产生感应电动势的大小,以及通过导体棒MN的电流方向;
(2)在闭合回路中产生的感应电流的大小;
(3)作用在导体棒上的拉力的大小.
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