如图所示,两条光滑平行导轨相距为L,被固定在与水平面成角的绝缘斜面上,导轨的电阻忽略不计。ab、cd是横放在导轨上的直导线,它们的质量均为m,电阻均为R。整个装置处于垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B。直导线ab在平行于导轨向上的恒定拉力作用下沿导轨向上匀速运动,直导线cd处于静止状态,求作用在ab上的恒定拉力的功率。
高二物理解答题中等难度题
如图所示,两条光滑平行导轨相距为L,被固定在与水平面成角的绝缘斜面上,导轨的电阻忽略不计。ab、cd是横放在导轨上的直导线,它们的质量均为m,电阻均为R。整个装置处于垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B。直导线ab在平行于导轨向上的恒定拉力作用下沿导轨向上匀速运动,直导线cd处于静止状态,求作用在ab上的恒定拉力的功率。
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图,相距L=1m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上,两导轨左端间接有阻值R=2Ω的电阻,导轨所在足够长区域内加上与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小B=1T。现有电阻r=1Ω,质量m=1kg的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab以速度从边界MN进入磁场后。
(1)求棒ab刚进入磁场时的加速度大小;
(2)棒ab进入磁场一段距离后,速度大小变为6m/s,求从进入磁场到此时的过程中电阻R产生的焦耳热为多少.
(3)求棒ab最终停的位置.
高二物理计算题困难题查看答案及解析
如图所示,两根相距为L的光滑平行金属导轨CD、EF固定在水平面内,并处在竖直向下的匀强磁场中,导轨足够长且电阻不计。在导轨的左端接入阻值为R的定值电阻,将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上,可以认为MN棒的长度与导轨宽度相等,且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计空气阻力。金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中,假设磁感应强度大小为B且保持不变,为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。
(1)请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒MN中的感应电动势E;
(2)在上述情景中,金属棒MN相当于一个电源,这时的非静电力与棒中自由电荷所受洛伦兹力有关。请根据电动势的定义,推导金属棒MN中的感应电动势E。
(3)请在图中画出自由电荷所受洛伦兹力示意图。我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,金属棒MN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?请结合图中自由电荷受洛伦兹力情况,通过计算分析说明。
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,两根相距为L的光滑平行金属导轨CD、EF固定在水平面内,并处在竖直向下的匀强磁场中,导轨足够长且电阻不计.在导轨的左端接入阻值为R的定值电阻,将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上,可以认为MN棒的长度与导轨宽度相等,且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好,不计空气阻力.金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中,假设磁感应强度大小为B且保持不变,为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷.
(1)请根据法拉第电磁感应定律,推导金属棒MN中的感应电动势E;
(2)在上述情景中,金属棒MN相当于一个电源,这时的非静电力与棒中自由电荷所受洛伦兹力有关.请根据电动势的定义,推导金属棒MN中的感应电动势E.
(3)请在图中画出自由电荷所受洛伦兹力示意图.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功.那么,金属棒MN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?请结合图中自由电荷受洛伦兹力情况,通过计算分析说明.
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图,两根相距l=1m平行光滑长金属导轨电阻不计,被固定在绝缘水平面上,两导轨左端接有R=2Ω的电阻,导轨所在区域内加上与导轨垂直、方向相反的磁场,磁场宽度d相同且为0.6m,磁感应强度大小B1=T、B2=0.8T。现有电阻r=1Ω的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab以v=5m/s从边界MN进入磁场后,在拉力作用下始终作匀速运动,求:
(1)导体棒ab进入磁场B1时拉力的功率
(2)导体棒ab匀速运动过程中电阻R两端的电压有效值
高二物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,在水平绝缘平面上固定足够长的平行光滑金属导轨(电阻不计),导轨左端连接一个阻值为R的电阻,质量为m的金属棒(电阻不计)放在导轨上,金属棒与导轨垂直且与导轨接触良好.整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,在用水平恒力F把金属棒从静止开始向右拉动的过程中,下列说法正确的是
A.恒力F与安培力做的功之和等于电路中产生的电能与金属棒获得的动能和
B.恒力F做的功一定等于克服安培力做的功与电路中产生的电能之和
C.恒力F做的功一定等于克服安培力做的功与金属棒获得的动能之和
D.恒力F做的功一定等于电路中产生的电能与金属棒获得的动能之和
高二物理选择题简单题查看答案及解析
如图,两根足够长的固定的平行光滑金属导轨位于倾角θ=30°的固定斜面 上,导轨上、下端分别接有阻值 R1=15Ω和 R2=15Ω的电阻,导轨自身电阻忽略不计, 导轨宽度 L=2m,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度 B=0.5T.质量为 m=0.1kg,电阻 r=0.5Ω的金属棒 ab在较高处由静止释放,金属 棒 ab在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好.当金属棒 ab下滑高度 h =4m 时,速度恰好达到最大值。(g =10m/s2)求:
(1)金属棒 ab达到的最大速度 vm ;
(2)该过程通过金属棒的电量 q;
(3)金属棒 ab在以上运动过程中导轨下端电阻 R1 中 产生的热量。
高二物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,水平面内固定的三条光滑平行金属导轨a、b、c,相距均为d=2m,导轨ac间横跨一质量为m=1kg的金属棒MN,棒与导轨始终良好接触.棒的总电阻r=2Ω,导轨的电阻忽略不计.在导轨bc间接一电阻为R=2Ω的灯泡,导轨ac间接一理想电压表.整个装置放在磁感应强度B=2T匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.现对棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始运动,已知施加的水平外力功率恒定,经过t=2s时间棒的速度达到=3m/s且以后稳定.试求:
(1)金属棒速度稳定时施加的水平恒力F为多大?
(2)水平外力F的功率为多少?
(3)在此t=2s时间内金属棒产生的热量是多少?
高二物理计算题困难题查看答案及解析
如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上.绝缘斜面上固定有“A”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5m,MN连线水平,长为3m,以MN的中点O为原点,OP为x轴建立一维坐标系Ox,一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3m,质量m为1kg,电阻R为0.3Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好),g取10m/s2.
(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差UCD;
(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式,并在图2中画出F﹣x关系图象;
(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热.
高二物理计算题极难题查看答案及解析
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上,绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MP和NP长度均为2.5m,MN连线水平,长为3m,以MN的中点O为原点,OP为x轴建立一维坐标系Ox,一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3m,质量m为1kg,电阻R为0.3Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好),g取10m/s2.
(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差UCD;
(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式;
(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热.
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