如图甲所示,ACD是固定在水平面上的半径为2r,圆心为O的金属半圆弧导轨,EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧,在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,B随时间t变化的图像如图乙所示。OA间接有电阻P,金属杆OM可绕O点转动,M端与轨道接触良好,金属杆OM与电阻P的阻值均为R,其余电阻不计。
(1)0-t0时间内,OM杆固定在与OA夹角为的位置不动,求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向;
(2)t0~2t0时间内,OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动,2t0时转过角度到OC位置,求电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q;
(3)2t0~3t0时间内,OM杆仍在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动,3t0时转到OD位置,若2t0时匀强磁场开始变化,使得2t0~3t0时间内回路中始终无感应电流,求B随时间t变化的关系式,并在图乙中补画出这段时间内的大致图像。
高三物理解答题中等难度题
如图甲所示,ACD是固定在水平面上的半径为2r,圆心为O的金属半圆弧导轨,EF是半径为r、圆心也为O的半圆弧,在半圆弧EF与导轨ACD之间的半圆环区域内存在垂直导轨平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,B随时间t变化的图像如图乙所示。OA间接有电阻P,金属杆OM可绕O点转动,M端与轨道接触良好,金属杆OM与电阻P的阻值均为R,其余电阻不计。
(1)0-t0时间内,OM杆固定在与OA夹角为的位置不动,求这段时间内通过电阻P的感应电流大小和方向;
(2)t0~2t0时间内,OM杆在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动,2t0时转过角度到OC位置,求电阻P在这段时间内产生的焦耳热Q;
(3)2t0~3t0时间内,OM杆仍在外力作用下以恒定的角速度逆时针转动,3t0时转到OD位置,若2t0时匀强磁场开始变化,使得2t0~3t0时间内回路中始终无感应电流,求B随时间t变化的关系式,并在图乙中补画出这段时间内的大致图像。
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,一个半径为的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长为r的金属棒ab的a端位于圆心,b端与导轨接触良好从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为、间距的平行金属导轨相连质量、电阻的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上,并与导轨接触良好,且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为导轨间另一支路上有一规格为“”的小灯泡L和一阻值范围为的滑动变阻器整个装置置于垂直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计,从上往下看金属棒ab做逆时针转动,角速度大小为假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知,.
当时,求金属棒ab中产生的感应电动势,并指出哪端电势较高;
在小灯泡正常发光的情况下,求w与滑动变阻器接入电路的阻值间的关系;已知通过小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关
在金属棒cd不发生滑动的情况下,要使小灯泡能正常发光,求w的取值范围.
高三物理解答题困难题查看答案及解析
为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系,小明设计了如图所示的装置.半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为l,电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴00"上,由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面,大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内,并与固定在竖直平面内的“U”型导轨保持良好接触,导轨间距为l,底部接阻值也为R的电阻,处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与“U”型导轨连接。当开关S断开,棒cd静止时,弹簧伸长量为x0;当开关S闭合,电动机以某一转速匀速转动,棒cd再次静止时,弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度)。不计其余电阻和摩擦等阻力,求此时
(1)通过棒cd的电流Icd ;
(2)电动机对该装置的输出功率P;
(3)电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系.
高三物理简答题中等难度题查看答案及解析
为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系,小明设计了如图所示的装置.半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为l,电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴00"上,由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面,大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内,并与固定在竖直平面内的“U”型导轨保持良好接触,导轨间距为l,底部接阻值也为R的电阻,处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与“U”型导轨连接。当开关S断开,棒cd静止时,弹簧伸长量为x0;当开关S闭合,电动机以某一转速匀速转动,棒cd再次静止时,弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度)。不计其余电阻和摩擦等阻力,求此时
(1)通过棒cd的电流Icd ;
(2)电动机对该装置的输出功率P;
(3)电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系.
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如图所示,一个半径为r=0.4m的圆形金属导轨固定在水平面上,根长为r的金属棒ab的a端位于圆心,端与导轨接触良好。从a端和圆形金属导轨分别引出两条导线与倾角为θ=37°、间距为l=0.5m的平行金属导轨相连质量m=0.1kg、电阻R=1Ω的金属棒cd垂直导轨放置在平行导轨上,并与导轨接触良好,且棒cd与两导轨间的动摩擦因数为μ=0.5。导轨间另一支路上有一规格为“2.5Ⅴ 0.3A”的小灯泡L和一阻值范围为0~10Ω的滑动变阻器R0。整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1T。金属棒ab、圆形金属导轨、平行导轨及导线的电阻不计,从上往下看金属棒ab做逆时针转动,角速度大小为ω。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)当ω=40rad/s时,求金属棒ab中产生的感应电动势E1,并指出哪端电势较高;
(2)在小灯泡正常发光的情况下,求ω与滑动变阻器接入电路的阻值R0间的关系;(已知通小灯泡的电流与金属棒cd是否滑动无关);
(3)在金属棒cd不发生滑动的情况下,要使小灯泡能正常发光,求ω的取值范围。
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如图所示,ACD、EFG为两根完全相同的直角光滑平行金属导轨,AC = CD = EF = FC,两导轨被竖直固定在绝缘水平面上,间距CF=L0两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B0两根质量均为m、长度均为L的金属棒甲和乙分别水平跨放在两导轨上,两金属棒的电阻均为R,其它电阻不计。现同时从静止开始释放两棒,两棒始终与导轨接触良好,经过时间t,乙棒的速度达到最大(两棒仍在导轨上),求t时刻甲、乙两棒的速度各为多大?重力加速度为g
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨,它们被竖直固定在绝缘水平面上,CDGF面与水平面成θ角.两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B.两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,两金属细杆的电阻均为R,导轨电阻不计.当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时,cd杆也正好以速度v2向下匀速运动.重力加速度为g.以下说法正确的是 ( )
A. 回路中的电流为
B. ab杆所受摩擦力为
C. cd杆所受摩擦力为
D. μ与v1大小的关系为
高三物理多选题困难题查看答案及解析
如图所示,ACD、EFG为两根相距L的足够长的金属直角导轨,它们被竖直固定在绝缘水平面上,CDGF面与水平面成θ角。两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。两根质量均为m、长度均为L的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,两金属细杆的电阻均为R,导轨电阻不计。当ab以速度v1沿导轨向下匀速运动时,cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是
A.回路中的电流强度为
B.ab杆所受摩擦力为mgsinθ
C.cd杆所受摩擦力为
D.μ与v1大小的关系为
高三物理选择题简单题查看答案及解析
如图所示,光滑导轨OMN固定,其中是半径为L的四分之一圆弧,O为圆心.OM、ON的电阻均为R,OA是可绕O转动的金属杆, A端位于上,OA与轨道接触良好,空间存在垂直导轨平面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,、OA的电阻不计.则在OA杆由OM位置以恒定的角速度ω顺时针转到ON位置的过程中
A. OM中电流方向为O流向M
B. 流过OM的电荷量为
C. 要维持OA以角速度ω匀速转动,外力的功率应为
D. 若OA转动的角速度变为原来的2倍,则流过OM的电荷量也变为原来的2倍
高三物理多选题中等难度题查看答案及解析
如图所示,电阻不计的导轨OPQS固定,其中PQS是半径为r的半园弧,Q为半圆弧的中点,O为圆心。OM是长为r的可绕O转动的金属杆,其电阻为R、M端与导轨接触良好。空间存在与平面垂直且向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度的大小为B,现使OM从OQ位置起以角速度ω逆时针匀速转到OS位置。则该过程中
A. 产生的感应电流大小恒定,方向为 OPQMO
B. 通过OM的电荷量为
C. 回路中的感应电动势大小为Br2ω
D. 金属杆OM的发热功率为
高三物理单选题中等难度题查看答案及解析