如图所示,PQ和MN是固定于倾角为30o斜面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计.金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好.金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m,长度均为L、电阻均为R;两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,并与轨道形成闭合回路.整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,若锁定金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒力F=2mg作用下,沿轨道向上做匀速运动.重力加速度为g;
(1)试推导论证:金属棒cd克服安培力做功的功率P安 等于电路获得的电功率P电;
(2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻t0=0,恒力大小变为F′=1.5mg,方向不变,同时解锁、静止释放金属棒ab,直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动;求:
①t时刻以后金属棒ab的热功率Pab;
②0~t时刻内通过金属棒ab的电量q;
高三物理解答题困难题
如图所示,PQ和MN是固定于倾角为30o斜面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m,长度均为L、电阻均为R;两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,并与轨道形成闭合回路。整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,若锁定金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒力F=2mg作用下,沿轨道向上做匀速运动。重力加速度为g;
(1)试推导论证:金属棒cd克服安培力做功的功率P安 等于电路获得的电功率P电;_________
(2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻t0=0,恒力大小变为F′=1.5mg,方向不变,同时解锁、静止释放金属棒ab,直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动;求:
①t时刻以后金属棒ab的热功率Pab _________;
②0~t时刻内通过金属棒ab的电量q ________ ;
高三物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,PQ和MN是固定于倾角为30o斜面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m,长度均为L、电阻均为R;两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,并与轨道形成闭合回路。整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,若锁定金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒力F=2mg作用下,沿轨道向上做匀速运动。重力加速度为g;
(1)试推导论证:金属棒cd克服安培力做功的功率P安 等于电路获得的电功率P电;_________
(2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻t0=0,恒力大小变为F′=1.5mg,方向不变,同时解锁、静止释放金属棒ab,直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动;求:
①t时刻以后金属棒ab的热功率Pab _________;
②0~t时刻内通过金属棒ab的电量q ________ ;
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如图所示,PQ和MN是固定于倾角为30o斜面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m,长度均为L、电阻均为R;两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,并与轨道形成闭合回路。整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,若锁定金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒力F=2mg作用下,沿轨道向上做匀速运动。重力加速度为g;
(1)试推导论证:金属棒cd克服安培力做功的功率P安 等于电路获得的电功率P电;_________
(2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻t0=0,恒力大小变为F′=1.5mg,方向不变,同时解锁、静止释放金属棒ab,直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动;求:
①t时刻以后金属棒ab的热功率Pab _________;
②0~t时刻内通过金属棒ab的电量q ________ ;
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如图所示,PQ和MN是固定于倾角为30o斜面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计.金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好.金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m,长度均为L、电阻均为R;两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,并与轨道形成闭合回路.整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,若锁定金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒力F=2mg作用下,沿轨道向上做匀速运动.重力加速度为g;
(1)试推导论证:金属棒cd克服安培力做功的功率P安 等于电路获得的电功率P电;
(2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻t0=0,恒力大小变为F′=1.5mg,方向不变,同时解锁、静止释放金属棒ab,直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动;求:
①t时刻以后金属棒ab的热功率Pab;
②0~t时刻内通过金属棒ab的电量q;
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两根足够长的光滑平行金属轨道MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上,相距为L,其电阻不计。长度为L、电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。
如图1所示,若在轨道端点M、P之间接有阻值为R的电阻,则导体棒最终以速度v1沿轨道向下匀速运动;如图2所示,若在轨道端点M、P之间接有电动势为E,内阻为R的直流电源,则导体棒ab最终以某一速度沿轨道向上匀速运动。
(1)求图1导体棒ab最终匀速运动时电流的大小和方向以及导体棒ab两端的电势差;
(2)求图2导体棒ab最终沿轨道向上匀速运动的速度v2;
(3)从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图1导体棒ab最终匀速运动为例,通过计算分析说明。为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷,如图3所示。
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两根足够长的光滑平行金属轨道MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上,相距为L,其电阻不计。长度为L、电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。
如图1所示,若在轨道端点M、P之间接有阻值为R的电阻,则导体棒最终以速度v1沿轨道向下匀速运动;如图2所示,若在轨道端点M、P之间接有电动势为E,内阻为R的直流电源,则导体棒ab最终以某一速度沿轨道向上匀速运动。
(1)求图1导体棒ab最终匀速运动时电流的大小和方向以及导体棒ab两端的电势差;
(2)求图2导体棒ab最终沿轨道向上匀速运动的速度v2;
(3)从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图1导体棒ab最终匀速运动为例,通过计算分析说明。为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷,如图3所示。
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如图所示,NQ和MP是两条平行且倾角θ=30°的光滑金属轨道,在两条轨道下面在PQ处接着QT和PS两条平行光滑的金属轨道,轨道足够长,其电阻忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直且接触良好。金属棒ab,cd的质量均为m,长度均为L。连金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道构成闭合回路,金属棒ab的电阻为2R,cd的电阻为R。磁场方向均垂直于导轨向上(不考虑PQ交界处的边界效应,可认为磁场在PQ处立即变为竖直向上),磁感应强度大小为B。若先保持金属棒cd不动,ab在沿导轨向下的力F作用下,开始以加速度a沿倾斜轨道向下做匀加速直线运动。经过t0时刻,ab棒恰好到PQ位置,此时撤去力F,同时释放cd金属棒,求:
(1)cd棒匀加速过程中,外力F随时间t变化的函数关系;
(2)两金属棒撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,金属棒cd产生的热量Q;
(3)两金属棒撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,通过金属棒cd产生的电荷量q;
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如图所示,NQ和MP是两条平行且倾角θ=30°的光滑金属轨道,在两条轨道下面在PQ处接着QT和PS两条平行光滑的金属轨道,轨道足够长,其电阻忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直且接触良好。金属棒ab,cd的质量均为m,长度均为L。连金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道构成闭合回路,金属棒ab的电阻为2R,cd的电阻为R。磁场方向均垂直于导轨向上(不考虑PQ交界处的边界效应,可认为磁场在PQ处立即变为竖直向上),磁感应强度大小为B。若先保持金属棒cd不动,ab在沿导轨向下的力F作用下,开始以加速度a沿倾斜轨道向下做匀加速直线运动。经过t0时刻,ab棒恰好到PQ位置,此时撤去力F,同时释放cd金属棒,求:
(1)ab棒匀加速过程中,外力F随时间t变化的函数关系;
(2)两金属棒撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,金属棒cd产生的热量Q;
(3)两金属棒撤去F后的运动过程中,直到最后达到稳定,通过金属棒cd产生的电荷量q;
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(10分)如图所示,PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道,轨道足够长,其电阻可忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上,始终与轨道垂直,且接触良好。金属棒ab、cd的质量均为m,长度均为L。两金属棒的长度恰好等于轨道的间距,它们与轨道形成闭合回路。金属棒ab的电阻为2R,金属棒cd的电阻为R。整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。
(1)若保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平恒力F作用下,沿轨道以速度v做匀速运动。试推导论证:在Δt时间内,F对金属棒cd所做的功W等于电路获得的电能E电;
(2)若先保持金属棒ab不动,使金属棒cd在与其垂直的水平力F′(大小未知)作用下,由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动,水平力F′作用t0时间撤去此力,同时释放金属棒ab。求两金属棒在撤去F′后的运动过程中,
①金属棒ab中产生的热量;
②它们之间的距离改变量的最大值x。
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