如图所示,足够长的两光滑导轨及两导轨所在平面与水平面均成角,导轨间距,导轨间接有的电阻和电压传感器。电阻、质量的金属棒由静止开始滑动,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度的大小,重力加速度取,。
(1)请判别通过金属棒的电流方向及、电势的高低;
(2)求金属棒能达到的最大速度;
(3)由静止释放金属棒沿导轨经过的距离时速度达到最大值,求这一过程中金属棒产生的焦耳热(结果保留三位有效数字)。
高二物理解答题中等难度题
如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻.匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B.质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动.已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g.求:
(1)金属棒产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R的电流I;
(3)拉力F的大小.
(4)在拉力作用下以速度v匀速向上运动足够长时间后,撤去拉力F,金属棒将继续向上运动后开始下滑,求下滑过程中的最大速度vm.
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如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻.匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B.质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动.已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g,求:
(1)金属棒产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R电流I;
(3)拉力F的大小.
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足够长的两光滑水平导轨间距L=1.0m,导轨间接有R=2.5Ω的电阻和电压传感器。电阻r=0.5Ω、质量m=0.02kg的金属棒ab,在恒力F=0.5N的作用下沿导轨由静止开始滑动,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度的大小B=1.0T。
(1)请判别通过金属棒ab的电流方向;
(2)写出电压传感器两端的电压U与金属棒ab速度v的关系式;
(3)若F作用2.0m时,金属棒ab已达到最大速度,求这一过程中拉力功率的最大值及金属棒ab产生的焦耳热。
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(8分)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g,求:
(1)金属棒产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R电流I;
(3)拉力F的大小。
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(8分)如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B。质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g,求:
(1)金属棒产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R电流I;
(3)拉力F的大小。
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如图,光滑平行的足够长金属导轨MN和PQ,间距L=0.5m,与水平面间的夹角α=,M、P间接有阻值R=4Ω的电阻;导轨所在空间有方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小B=l.0T的匀强磁场;质量m=2.0kg的金属杆垂直导轨放置且与导轨接触良好,平行于导轨向上的恒力F作用于杆的中点,正使杆沿导轨平面以v=8m/s的速度向上做匀速直线运动。除R外的其余电阻不计,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)杆中电流的方向和感应电动势的大小;
(2)杆所受恒力F的大小。
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如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,间距为L=0.5m的导轨间接一电阻,阻值为R=2Ω,导轨电阻忽略不计.在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁感强度B=0.8T.导体棒a的质量为m1=0.1 kg、电阻为R1=1 Ω;导体棒b的质量为m2=0.2 kg、电阻为R2=2Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好.现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场.a、b电流间的相互作用不计,sin53°=0.8,cos53°=0.6,取g=10m/s2.求:
(1)导体棒a刚进入磁场时,流过电阻R的电流I;
(2)导体棒a穿过磁场区域的速度v1;
(3)匀强磁场的宽度d.
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如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为L=0.5m,导轨所在平面与水平面夹角θ=37°,M、P间接阻值为R=9Ω的电阻.匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B=2T.质量为m=0.1kg、阻值为r=1Ω的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的恒定拉力F=1N作用下,从静止开始向上运动.已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,导轨电阻不计,导轨和磁场足够大,重力加速度为g=10m/s2.,sin37°=0.6,cos37°=0.8 .求:
(1)当金属棒的速度为2m/s时流过电阻R的电流大小;
(2)金属棒匀速运动时的速度大小。
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如图所示,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,N、Q间接有阻值为R的电阻,匀强磁场垂直导轨平面,磁感应强度为B,导轨电阻不计.质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为r,当金属棒ab下滑距离x时达到最大速度v,重力加速度为g,则在这一过程中( )
A. 金属棒做匀加速直线运动
B. 当金属棒速度为时,金属棒的加速度大小为0.5gsinθ
C. 电阻R上产生的焦耳热为
D. 通过金属棒某一横截面的电量为
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如图所示,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,N、Q间接有阻值为R的电阻,匀强磁场垂直导轨平面,磁感应强度为B,导轨电阻不计.质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,ab棒接入电路的电阻为r,当金属棒ab下滑距离x时达到最大速度v,重力加速度为g,则在这一过程中( )
A. 金属棒做匀加速直线运动
B. 当金属棒速度为时,金属棒的加速度大小为0.5gsinθ
C. 电阻R上产生的焦耳热为
D. 通过金属棒某一横截面的电量为
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