如图所示,固定在水平面上间距为的两条平行光滑金属导轨,垂直于导轨放置的两根金属棒和长度也为、电阻均为,两棒与导轨始终接触良好.两端通过开关与电阻为的单匝金属线圈相连,线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场,磁通量变化率为常量.图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为.的质量为,金属导轨足够长,电阻忽略不计.
(1)闭合,若使保持静止,需在其上加多大的水平恒力,并指出其方向;
(2)断开,在上述恒力作用下,由静止开始到速度大小为的加速过程中流过的电荷量为,求该过程安培力做的功.
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如图所示,固定在水平面上的两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为L=0.5m,处在竖直方向、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场中,导轨电阻不计。两导体棒ab、cd垂直放在导轨上,且与导轨始终接触良好,ab可在导轨上自由滑动,cd固定在导轨上,两导体棒电阻均为R=0.1,导体棒ab的质量为m=1Kg。t=0时刻,对静止的导体棒ab施加一水平向右、大小为F=10N的拉力作用。在t=1s时刻,导体棒ab的加速度恰好为0,此时立即撤去力F。求:
(1)导体棒ab运动过程中的最大速度;
(2)从t=0到t=1s的过程中,导体棒cd产生的焦耳热;
(3)为使两导体棒不相碰,在t=0时刻,两导体棒间的距离至少为多大。
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如图所示,两平行金属导轨竖直放置固定在竖直面上,间距为L,上端接有阻值为R的定值电阻。两导轨间匀强磁场垂直导轨平面,磁感应强度大小为B。质量为m,阻值为r的金属棒垂直于导轨放置,始终与导轨接触良好。不计导轨电阻,忽略棒与导轨间的摩擦。
(1)现对棒施加竖直向下的恒定拉力F0,使棒由静止开始向下运动。若棒向下运动距离为x时速度达到最大值,求在棒运动位移x的过程中,回路中产生的总热量。
(2)现对棒施加竖直向下的拉力F,使棒做自由落体运动,求F对运动时间t的函数关系式。
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如图,间距为L的足够长光滑平行金属导轨固定在同一水平面内,虚线MN右侧区域存在磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场。质量均为m、长度均为L、电阻均为R的导体棒a、b,垂直导轨放置且保持与导轨接触良好。开始导体棒b静止于与MN相距为v0处,导体棒a以水平速度v0从MN处进入磁场。不计导轨电阻,忽略因电流变化产生的电磁辐射,运动过程中导体棒a、b没有发生碰撞。求
(1)导体棒b中产生的内能;
(2)导体棒a、b间的最小距离。
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如图所示,一根质量为m的金属棒MN水平放置在两根竖直的光滑平行金属导轨上,并始终与导轨保持良好接触,导轨间距为L,导轨下端接一阻值为R的电阻,其余电阻不计.在空间内有垂直于导轨平面的磁场,磁感应强度大小只随竖直方向y变化,变化规律B=ky,k为大于零的常数.质量为M=4m的物体静止在倾角θ=30°的光滑斜面上,并通过轻质光滑定滑轮和绝缘细绳与金属棒相连接.当金属棒沿y轴方向从y=0位置由静止开始向上运动h时,加速度恰好为0.不计空气阻力,斜面和磁场区域足够大,重力加速度为g.求:
(1)金属棒上升h时的速度;
(2)金属棒上升h的过程中,电阻R上产生的热量;
(3)金属棒上升h的过程中,通过金属棒横截面的电量.
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如图所示,一根电阻为r、长度为L的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上,两导轨间距也是L,棒与导轨间接触良好,导轨电阻不计,导轨左端接有阻值为R的电阻和电容为C的电容器,垂直导轨平面有竖直向下穿过平面的匀强磁场,磁感应强度为B。现使金属棒CD以v的速度向右匀速运动,求:
(1)电阻R消耗的电功率;
(2)电容器两极板的电量以及上极板的带电性质。
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如图所示,MN和PQ为水平放置的足够长的光滑平行导轨,导轨间距为L,其左端连接个阻值为R的电阻,垂直导轨平面有一个磁感应强度为B的有界匀强磁场。质量为m、电阻为r的金属棒与导轨始终保持垂直且接触良好。若金属棒以向右的初速度v0进入磁场,运动到右边界(图中虚线位置)时速度恰好为零。导轨电阻不计,求:
(1)金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小;
(2)金属棒运动过程中,定值电阻R上产生的电热;
(3)金属棒运动到磁场中央位置时的速度大小。
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如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨 MN、PQ 间距为 ,其电阻不计,量导轨及其构成的平面均与水平面成角。完全相同的两金属棒 分别垂直轨道放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为 ,电阻均为,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度,棒在平行于导轨向上的力F 作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒恰好能够保持静止。取,问
(1)通过棒的电流I 是多少,方向如何?
(2)棒受到的力F 多大?
(3)棒每产生的热量,力F 做的功 W 是多少?
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如图所示,水平固定的平行光滑金属导轨(电阻不计),间距为Z,置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面的匀强磁场中,导轨左侧接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好的金属导体棒垂直导轨放置,导体棒的质量为m、阻值为r。导体棒在平行于轨道平面且与导体棒垂直的恒力F的作用下由静止开始向右运动。当位移为x时,导体棒的速度为v,求:
(1)此过程中电阻R上产生的热量;
(2)F作用的时间。
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如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触。已知两棒质量均为m=0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止。取g=10m/s2,求:
(1)通过棒cd的电流I是多少,方向如何?
(2)棒ab受到的力F多大?
(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
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