如图所示,质量为2m的足够长的金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上,导轨bc段长为L.一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触,PQ左侧有方向竖直向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场.棒PQ与导轨间的动摩擦因数为μ,左侧有两个固定于水平面的立柱保证棒始终静止不动.开始时,PQ左侧导轨电阻为零,右侧导轨单位长度的电阻为R.在t=0时,水平向左的拉力垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动.且在某过程Ⅰ中,回路产生的焦耳热为Q,导轨克服阻力做的总功为W.重力加速度取g.求:
(1)经t1时间,回路中磁通量的变化量;
(2)回路中感应电流随时间变化的关系式;
(3)在某过程Ⅰ中金属导轨abcd的动能增加量.
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如图所示,质量为2m的足够长的金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上,导轨bc段长为L.一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触,PQ左侧有方向竖直向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场.棒PQ与导轨间的动摩擦因数为μ,左侧有两个固定于水平面的立柱保证棒始终静止不动.开始时,PQ左侧导轨电阻为零,右侧导轨单位长度的电阻为R.在t=0时,水平向左的拉力垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动.且在某过程Ⅰ中,回路产生的焦耳热为Q,导轨克服阻力做的总功为W.重力加速度取g.求:
(1)经t1时间,回路中磁通量的变化量;
(2)回路中感应电流随时间变化的关系式;
(3)在某过程Ⅰ中金属导轨abcd的动能增加量.
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如图,质量为的足够长金属导轨放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为的导体棒放置在导轨上,始终与导轨接触良好,构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨段长为,开始时左侧导轨的总电阻为,右侧导轨单位长度的电阻为。以为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为。在时,一水平向左的拉力垂直作用于导轨的边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多少时间拉力达到最大值,拉力的最大值为多少?
(3)某一过程中回路产生的焦耳热为,导轨克服摩擦力做功为,求导轨动能的增加量。
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如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上.一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形.棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱.导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0.以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B.在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a.
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某过程中回路产生的焦耳热为Q,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量.
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如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上.一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形.棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱.导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0.以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B.在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a.
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某过程中回路产生的焦耳热为Q,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量.
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如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。
(1)求导轨刚开始运动时拉力F的大小;
(2)求导轨运动时间足够长后拉力F的渐近值及整个过程中拉力F的最大值;
(3)若某一过程中导轨动能的增加量为△Ek,导轨克服摩擦力做功为W,求回路产生的焦耳热。
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如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上.一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形.棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱.导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0.以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B.在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a.
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某过程中回路产生的焦耳热为Q,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量.
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(14分)如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场水平向左,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。
(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;
(2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?
(3)某过程中回路产生的焦耳热为Q,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量。
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如图所示,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计、质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形闭合回路。棒与导轨间动摩擦因数为μ,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为r,整个空间存在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场。在t=0时,一水平向左的拉力垂直作用于导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为a。已知重力加速度为g,求:
(1)在t=t1时刻,电路中感应电动势的大小及流过PQ棒的感应电流方向;
(2)从t=0时刻开始计时,经过多长时间矩形回路中感应电流最大?最大值是多少?
(3)从t=0时刻到回路中感应电流最大的过程中,回路产生的焦耳热为Q,求拉力所做的功。
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(20分)如图所示,质量为M=2kg的足够长的U型金属框架abcd,放在光滑绝缘水平面上,导轨ab边宽度L=1m。电阻不计的导体棒PQ,质量m=1kg,平行于ab边放置在导轨上,并始终与导轨接触良好,棒与导轨间动摩擦因数μ=0.5,棒左右两侧各有两个固定于水平面上的光滑立柱。开始时PQ左侧导轨的总电阻R=1Ω,右侧导轨单位长度的电阻为r0=0.5Ω/m。以ef为界,分为左右两个区域,最初aefb构成一正方形,g取10m/s2。
(1)如果从t=0时,在ef左侧施加B=kt(k=2T/s),竖直向上均匀增大的匀强磁场,如图甲所示,多久后金属框架会发生移动(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).
(2)如果ef左右两侧同时存在B=1T的匀强磁场,方向分别为竖直向上和水平向左,如图乙所示。从t=0时,对框架施加一垂直ab边的水平向左拉力,使框架以a=0.5m/s2向左匀加速运动,求t=2s时拉力F多大
(3)在第(2)问过程中,整个回路产生的焦耳热为Q=0.6J,求拉力在这一过程中做的功。
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