两条平行导轨倾斜地固定在绝缘地面上,导轨间距为d,在导轨的底端连接一阻值为R的定值电阻,在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场,将一质量为m、阻值为R、长度为d的金属杆垂直地放在导轨上,给金属杆一沿斜面向上的大小为v的初速度,当其沿导轨向上运动的位移大小为x时,速度减为零,已知导轨的倾角为α、金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ、重力加速度为g.则金属杆从出发到到达最高点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 金属杆所受安培力的最大值为
B. 金属杆克服安培力做的功为
C. 定值电阻产生的热量为
D. 金属杆减少的机械能为
高三物理多选题中等难度题
两条平行导轨倾斜地固定在绝缘地面上,导轨间距为d,在导轨的底端连接一阻值为R的定值电阻,在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场,将一质量为m、阻值为R、长度为d的金属杆垂直地放在导轨上,给金属杆一沿斜面向上的大小为v的初速度,当其沿导轨向上运动的位移大小为x时,速度减为零,已知导轨的倾角为α、金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ、重力加速度为g.则金属杆从出发到到达最高点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 金属杆所受安培力的最大值为
B. 金属杆克服安培力做的功为
C. 定值电阻产生的热量为
D. 金属杆减少的机械能为
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两条平行导轨倾斜地固定在绝缘地面上,导轨间距为d,在导轨的底端连接一阻值为R的定值电阻,在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场,将一质量为m、阻值为R、长度为d的金属杆垂直地放在导轨上,给金属杆一沿斜面向上的大小为v的初速度,当其沿导轨向上运动的位移大小为x时,速度减为零,已知导轨的倾角为α、金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ、重力加速度为g.则金属杆从出发到到达最高点的过程中,下列说法正确的是( )
A. 金属杆所受安培力的最大值为
B. 金属杆克服安培力做的功为
C. 定值电阻产生的热量为
D. 金属杆减少的机械能为
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如图所示,电阻不计的“”型足够长且平行的导轨,间距,导轨倾斜部分的倾角,并与定值电阻R相连,整个空间存在着、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场。金属棒、的阻值,棒质量,棒光滑,与导轨间的动摩擦因数,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,,,,求:
(1)棒由静止释放,当滑至某一位置时,棒恰好开始滑动,求这一时刻棒中的电流;
(2)若棒无论从多高的位置释放,棒都不动,分析质量应满足的条件;
(3)若棒与导轨间的动摩擦因数,棒无论质量多大、从多高位置释放,棒始终不动,求棒与导轨间的动摩擦因数应满足的条件。
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如图所示,电阻不计的“∠”型足够长且平行的导轨,间距L=1 m,导轨倾斜部分的倾角,并与定值电阻R相连。整个空间存在着B=5 T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场。金属棒ab、cd的阻值Rab=Rcd=R,cd棒质量m=1 kg。ab棒光滑,cd与导轨间的动摩擦因数,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。g=10 m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:
(1)ab棒由静止释放,当滑至某一位置时,cd棒恰好开始滑动。求这一时刻ab棒中的电流;
(2)若ab棒无论从多高的位置释放,cd棒都不动,分析ab棒质量应满足的条件;
(3)若cd棒与导轨间的动摩擦因数,ab棒无论质量多大、从多高位置释放,cd棒始终不动。求cd棒与导轨间的动摩擦因数应满足的条件。
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如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MM,PQ倾斜放置,导轨平面与水平面的夹角,两导轨间距,底端NQ两点连接的电阻,匀强磁场方向垂直于导轨所在平面斜向上,磁感应强度大小为。质量,阻值的导体棒垂直于导轨放置,在平行于导轨平面向上的拉力F作用下沿导轨向上做匀速直线运动,速度。撤去拉力F后,导体棒沿导轨继续运动后速度减为零。运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好, ,导轨电阻不计。求:
(1)拉力F的大小;
(2)撤去拉力F后导体棒上升的过程中电阻R中产生的焦耳热Q和通过的电量。
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如图所示,光滑平行金属导轨PQ、MN固定在光滑绝缘水平面上,导轨左端连接有阻值为R的定值电阻,导轨间距为L,磁感应强度大小为B、方向竖直向上的有界匀强磁场的边界ab、cd均垂直于导轨,且间距为s,e、f分别为ac、bd的中点,将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属棒垂直导轨放置在ab左侧 处,现给金属棒施加一个大小为F、方向水平向右的恒力,使金属棒从静止开始向右运动,金属棒向右运动过程中始终垂直于导轨并与导轨接触良好。当金属棒运动到ef位置时,加速度刚好为零,不计其它电阻。求:
(1)金属棒运动到ef位置时的速度大小;
(2)金属棒从初位置运动到ef位置,通过金属棒的电量;
(3)金属棒从初位置运动到ef位置,定值电阻R上产生的焦耳热。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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如图所示,光滑平行金属导轨PQ、MN倾斜固定放置,导轨所在平面与水平面的夹角为θ=30°,导轨底端连接有阻值为R的电阻,导轨间距为L。方向垂直导轨平面向下的有界匀强磁场的边界ab、cd垂直于导轨,磁场的磁感应强度大小为B,边界ab、cd间距为s。将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属棒垂直放置在导轨上,金属棒开始的位置离ab的距离为,现将金属棒由静止释放,金属棒沿导轨向下做加速运动,到达cd位置时金属棒的加速度刚好为零,金属棒运动过程中始终垂直于导轨并与导轨接触良好,不计导轨及其它电阻,重力加速度为g,求:
(1)金属棒从释放到到达cd位置的过程中,通过电阻R的电量;
(2)金属棒从ab运动到cd的时间。
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