如图a.所示,一对平行光滑金属轨道放置在水平面上,两轨道间距为 L,轨道 ab两点之间接有阻值为 R 的电阻,有一质量为 m、阻值为 r 的导体杆放在轨道上,与两轨道垂直, 轨道的电阻忽略不计且足够长,区域 abcd 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为 B。现用一外力 F 沿轨道方向拉杆,使之由静止起做加速度为 a 的匀加速直线运动。求:
(1)流过电阻 R 的感应电流方向;
(2)杆在磁场中运动时,杆两端电压随时间变化的关系式;
(3)杆在磁场中运动时,外力随时间变化的关系式;
(4)若某时刻撤去外力,在图b.中画出杆在整个运动过程中速 度随时间的变化所对应的可能的图线,并进行分析说明。
高三物理解答题困难题
如图a.所示,一对平行光滑金属轨道放置在水平面上,两轨道间距为 L,轨道 ab两点之间接有阻值为 R 的电阻,有一质量为 m、阻值为 r 的导体杆放在轨道上,与两轨道垂直, 轨道的电阻忽略不计且足够长,区域 abcd 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为 B。现用一外力 F 沿轨道方向拉杆,使之由静止起做加速度为 a 的匀加速直线运动。求:
(1)流过电阻 R 的感应电流方向;
(2)杆在磁场中运动时,杆两端电压随时间变化的关系式;
(3)杆在磁场中运动时,外力随时间变化的关系式;
(4)若某时刻撤去外力,在图b.中画出杆在整个运动过程中速 度随时间的变化所对应的可能的图线,并进行分析说明。
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如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20 m,电阻R=10 W,有一质量为m=1kg的金属棒平放在轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=5T,现用一外力F沿轨道方向拉金属棒,使之做匀加速运动,加速度a=1m/s2,试求:
(1)力F与时间t的关系。
(2)F=3N时,电路消耗的电功率P。
(3)若外力F的最大值为5N,为求金属棒运动所能达到的最大速度,某同学解法为:先由(1)中的结果求出F=5N时的时间t,然后代入求解。指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。
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如图甲所示,一对相互平行且足够长的光滑金属轨道固定放置在水平面上,两轨道间距离.两轨道的左端接有一个的电阻.有一导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻可忽略不计.整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向下.现用一外力沿轨道方向拉杆,使杆做匀加速直线运动,测得力与时间的关系如图乙所示.求:
()类比是一种常用的研究方法.对于直线运动,教科书中讲解了由图象求位移的方法.请你借鉴此方法,根据图乙所示的图象,求的时间内拉力的冲量大小:
()求导体棒的加速度大小和质量;
()求的时间内通过导体横截面的电量.
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如图甲所示,光滑的平行金属导轨水平放置,导轨间距L=1m,左侧接一阻值为R=0.5Ω的电阻.在MN与PQ之间存在垂直轨道平面的有界匀强磁场,磁场宽度d=1m.一质量m=1kg的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.金属棒ab受水平力F的作用从磁场的左边界MN由静止开始运动,其中,F与x(x为金属棒距MN的距离)的关系如图乙所示。通过电压传感器测得电阻R两端电压随时间均匀增大。则:
(1)金属棒刚开始运动时的加速度为多少?
(2)磁感应强度B的大小为多少?
(3)若某时刻撤去外力F后金属棒的速度v随位移s的变化规律满足v=v0-s(v0为撤去外力时的速度,s为撤去外力F后的位移),且棒运动到PQ处时恰好静止,则外力F作用的时间为多少?
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如图甲所示,光滑的平行金属导轨水平放置,导轨间距L=1m,左侧接一阻值为R=0.5Ω的电阻.在MN与PQ之间存在垂直轨道平面的有界匀强磁场,磁场宽度d=1m.一质量m=1kg的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.金属棒ab受水平力F的作用从磁场的左边界MN由静止开始运动,其中,F与x(x为金属棒距MN的距离)的关系如图乙所示.通过电压传感器测得电阻R两端电压随时间均匀增大.则:
(1)金属棒刚开始运动时的加速度为多少?
(2)磁感应强度B的大小为多少?
(3)若某时刻撤去外力F后金属棒的速度v随位移s的变化规律满足v=v0﹣s(v0为撤去外力时的速度,s为撤去外力F后的位移),且棒运动到PQ处时恰好静止,则金属棒从MN运动到PQ的整个过程中通过左侧电阻R的电荷量为多少?外力F作用的时间为多少?
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间距的光滑平行金属导轨MNQP与水平面成倾斜放置,NQ之间接有阻值的定值电阻,空间存在着垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度。质量,电阻的金属棒ab从轨道上某一水平位置静止释放,导轨电阻不计(g=10 m/s2)
(1)若导轨足够长,求金属板ab下滑的最大速度;
(2)从静止释放直到速度达到最大值的过程中,电阻R产生热量0.6 J,求金属棒下滑的高度。
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