间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图所示。倾角为θ的导轨处于大小为B1、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为2m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为L的刚性绝缘杆连接构成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于L。质量为2m、长为l的金属杆ab从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞,碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”。“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出。运动过程中,杆ab,cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直。已知杆ab,cd和ef电阻均为R=0.02 Ω,m=0.1 kg,l=0.5 m,L=0.3 m,θ=30°,B1=0.1 T,B2=0.4 T。不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应。求:
(1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v;
(2)ab杆在倾斜轨道上的速度时的加速度;
(3) “联动三杆”滑过磁场区间Ⅱ产生的焦耳热Q。
高三物理解答题困难题
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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间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成,如图1所示,倾角为θ的导轨处于大小为B1,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3m的“联动双杆”(由两根长为l的金属杆cd和ef,用长度为L的刚性绝缘杆连接而成),在“联动双杆”右侧存在大小为B2,方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ,其长度大于L,质量为m,长为l的金属杆ab,从倾斜导轨上端释放,达到匀速后进入水平导轨(无能量损失),杆ab与“联动双杆”发生碰撞后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆”,“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出,运动过程中,杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好,且保持与导轨垂直.已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02 Ω,m=0.1 kg,l=0.5 m,L=0.3 m,θ=30°,B1=0.1 T,B2=0.2 T,g=10 m/s2.不计摩擦阻力和导轨电阻,忽略磁场边界效应.求:
(1)杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小v0;
(2)“联动三杆”进入磁场区间Ⅱ前的速度大小v;
(3)“联动三杆”滑过磁场区间Ⅱ产生的焦耳热Q.
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间距为的平行金属导轨由倾斜和水平导轨平滑连接而成,导轨上端通过开关 S 连接一电容为 C 的电容器,如图所示。倾角为的导轨处于大小为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,在水平导轨无磁场区静止放置金属杆 cd,在杆右侧存在大小也为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 II,区间长度足够长。当 S 断开时,金属杆 ab 从倾斜导轨上端释放进入磁场区间 I 达到匀速后进入水平轨道,在无磁场区与杆cd 碰撞,杆 ab 与 cd 粘合成并联双杆(未产生形变),并滑进磁场区间 II,同时开关 S 接通(S 接通前电容器不带电)。在运动过程中,杆 ab、cd 以及并联双杆始终与导轨接触良好,且与导轨垂直。已知杆 ab 和 cd 质量均为 m,电阻均为 R,不计导轨电阻和阻力,忽略磁场边界效应,求:
(1)杆 ab 在倾斜导轨上达到匀速运动时的速度;
(2)杆碰撞后粘合为并联双杆时的运动速度;
(3)并联双杆进入磁场区间 II 后最终达到稳定运动的速度。
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如图所示,两根足够长的平行金属导轨由倾斜和水平两部分平滑连接组成,导轨间距,倾角θ=45°,水平部分处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向上,磁场左边界MN与导轨垂直。金属棒质量,电阻,金属棒质量,电阻,导轨电阻不计,两棒与导轨间动摩擦因数。开始时,棒放在斜导轨上,与水平导轨高度差,棒放在水平轨上,距MN距离为。两棒均与导轨垂直,现将棒由静止释放,取。求:
(1)棒运动到MN处的速度大小;
(2)棒运动的最大加速度;
(3)若导轨水平部分光滑,要使两棒不相碰,棒距离MN的最小距离。
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如图所示,两根足够长的平行金属导轨由倾斜和水平两部分平滑连接组成,倾斜部分的倾角θ= 45°,水平部分处于方向竖直向上的、磁感应强度为B=lT的匀强磁场中。导轨间距/=lm,在导轨左上端接有一个阻值为R=3Ω的电阻。将质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的金属棒ab从斜导轨上的与水平导轨高度差为h=lm处由静止释放,导轨电阻不计,棒与倾斜导轨间的摩擦力是它们之间正压力的μ= 0.2倍,水平导轨光滑,导体棒始终垂直于两导轨,取g= 10 m/s2.求:
(1)棒ab刚运动到水平导轨上时的速度大小和棒ab在水平导轨上运动的最大加速度;
(2)在棒ab运动的整个过程中通过电阻R的电荷量。
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如图1所示,两平行导轨是由倾斜导轨(倾角为θ)与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成的,并处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,两导轨间距为L,上端与阻值为R的电阻连接.一质量为m的金属杆AB在t=0时由静止开始在沿P1P2方向的拉力(图中未画出)作用下沿导轨下滑.当杆AB运动到P2Q2处时撤去拉力,杆AB在水平导轨上继续运动,其速率v随时间t的变化图象如图2所示,图中vmax和t1为已知量.若全过程中电阻R产生的总热量为Q,杆AB始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触,导轨和杆AB的电阻以及一切摩擦均不计,求:
(1)杆AB中的最大感应电流Imax的大小和方向;
(2)杆AB下滑的全过程通过电阻R的电荷量q;
(3)撤去拉力后杆AB在水平导轨上运动的路程s.
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如图所示,两根固定的光滑的金属导轨水平部分与倾斜部分平滑连接,两导轨间距为L=0.5m,导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°角.导轨的倾斜部分有一个匀强磁场区域abcd,磁场方向垂直于斜面向上,导轨的水平部分有n个相同的匀强磁场区域,磁场方向竖直向上,所有磁场的磁感应强度大小均为B=1T,磁场沿导轨的长度均为L=0.5m,磁场左、右两侧边界均与导轨垂直,导轨的水平部分中相邻磁场区域的间距也为L.现有一质量为m=0.5kg,电阻为r=0.2Ω,边长也为L的正方形金属线框PQMN,从倾斜导轨上由静止释放,释放时MN边离水平导轨的高度h=2.4m,金属线框在MN边刚滑进磁场abcd时恰好做匀速直线运动,此后,金属线框从导轨的倾斜部分滑上水平部分并最终停止.取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离s;
(2)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域;
(3)整个过程中金属线框内产生的焦耳热.
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