(18分)
如图甲所示,CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨,CD=DE=L,∠CDE=60°,CD和DE单位长度的电阻均为r0,导轨处于磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中。 MN是绝缘水平面上的一根金属杆,其长度大于L,电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v0。在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好,并且与C、E所确定的直线平行。
(1)求MN滑行到C、E两点时,C、D两点电势差的大小;
(2)推导MN在CDE上滑动过程中,回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式;
(3)在运动学中我们学过:通过物体运动速度和时间的关系图线(v – t 图)可以求出物体运动的位移x,如图乙中物体在0 – t0。时间内的位移在数值上等于梯形Ov0Pt的面积。通过类比我们可以知道:如果画出力与位移的关系图线(F—x图)也可以通过图线求出力对物体所做的功。
请你推导MN在CDE上滑动过程中,MN所受安培力F安与MN的位移x的关系表达式,并用F安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中,MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。
高三物理计算题简单题
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
(18分)
如图甲所示,CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨,CD=DE=L,∠CDE=60°,CD和DE单位长度的电阻均为r0,导轨处于磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中。 MN是绝缘水平面上的一根金属杆,其长度大于L,电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v0。在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好,并且与C、E所确定的直线平行。
(1)求MN滑行到C、E两点时,C、D两点电势差的大小;
(2)推导MN在CDE上滑动过程中,回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式;
(3)在运动学中我们学过:通过物体运动速度和时间的关系图线(v – t 图)可以求出物体运动的位移x,如图乙中物体在0 – t0。时间内的位移在数值上等于梯形Ov0Pt的面积。通过类比我们可以知道:如果画出力与位移的关系图线(F—x图)也可以通过图线求出力对物体所做的功。
请你推导MN在CDE上滑动过程中,MN所受安培力F安与MN的位移x的关系表达式,并用F安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中,MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。
高三物理计算题简单题查看答案及解析
(20分)CDE是固定在绝缘水平面上的光滑金属导轨,CD = DE = L,∠CDE=60°,如图甲所示,CD和DE单位长度的电阻均为r0,导轨处于磁感应强度为B.竖直向下的匀强磁场中。一根金属杆MN,长度大于L,电阻可忽略不计。现MN在向右的水平拉力作用下以速度v0,在CDE上匀速滑行。MN在滑行的过程中始终与CDE接触良好,并且与C.E所确定的直线平行。
(1)求MN滑行到C.E两点时,C.D两点电势差的大小;
(2)推导MN在CDE上滑动过程中,回路中的感应电动势E与时间t的关系表达式;
(3)在运动学中我们学过:通过物体运动速度和时间的关系图线(v – t 图)可以求出物体运动的位移x,如图乙中物体在0 – t0时间内的位移在数值上等于梯形Ov0P t0的面积。通过类比我们可以知道:如果画出力与位移的关系图线(F—x图)也可以通过图线求出力对物体所做的功。
请你推导MN在CDE上滑动过程中,MN所受安培力F安与MN的位移x的关系表达式,并用F安与x的关系图线求出MN在CDE上整个滑行的过程中,MN和CDE构成的回路所产生的焦耳热。
高三物理计算题简单题查看答案及解析
如图所示,在水平面上固定一光滑金属导轨HGDEF,EF∥GH,DE=EF=DG=GH=EG=L.一质量为m足够长导体棒AC垂直EF方向放置于在金属导轨上,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.现对导体棒AC施加一水平向右的外力,使导体棒从D位置开始以速度v0沿EF方向做匀速直线运动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.
1.求导体棒运动到FH位置,即将离开导轨时,FH两端的电势差.
2.关于导体棒运动过程中回路产生感应电流,小明和小华两位同学进行了讨论.小明认 为导体棒在整个运动过程中是匀速的,所以回路中电流的值是恒定不变的;小华则认 为前一过程导体棒有效切割长度在增大,所以电流是增大的,后一过程导体棒有效切 割长度不变,电流才是恒定不变的.你认为这两位同学的观点正确吗?请通过推算证 明你的观点.
3.求导体棒从D位置运动到EG位置的过程中,导体棒上产生的焦耳热.
高三物理计算题简单题查看答案及解析
如图所示,在水平面上固定一光滑金属导轨HGDEF,EF∥GH,DE=EF=DG=GH=EG=L.一质量为m足够长导体棒AC垂直EF方向放置于在金属导轨上,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.现对导体棒AC施加一水平向右的外力,使导体棒从D位置开始以速度v0沿EF方向做匀速直线运动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.
1.求导体棒运动到FH位置,即将离开导轨时,FH两端的电势差.
2.关于导体棒运动过程中回路产生感应电流,小明和小华两位同学进行了讨论.小明认 为导体棒在整个运动过程中是匀速的,所以回路中电流的值是恒定不变的;小华则认 为前一过程导体棒有效切割长度在增大,所以电流是增大的,后一过程导体棒有效切 割长度不变,电流才是恒定不变的.你认为这两位同学的观点正确吗?请通过推算证 明你的观点.
3.求导体棒从D位置运动到EG位置的过程中,导体棒上产生的焦耳热.
高三物理计算题简单题查看答案及解析
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,“×”型光滑金属导轨abcd固定在绝缘水平面上,ab和cd足够长,∠aOc=60°。虚线MN与∠bOd的平分线垂直,O点到MN的距离为L。MN左侧是磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。一轻弹簧右端固定,其轴线与∠bOd的平分线重合,自然伸长时左端恰在O点。一质量为m的导体棒ef平行于MN置于导轨上,导体棒与导轨接触良好。某时刻使导体棒从MN的右侧处由静止开始释放,导体在被压缩弹簧的作用下向左运动,当导体棒运动到O点时弹簧与导体棒分离。导体棒由MN运动到O点的过程中做匀速直线运动。导体棒始终与MN平行。已知导体棒与弹簧彼此绝缘,导轨单位长度的电阻为r(导体棒电阻不计)。弹簧被压缩后所获得的弹性势能可用公式计算,k为弹簧的劲度系数(且为未知量),x为弹簧的形变量。
(1)导体棒在磁场中做匀速直线运动的过程中,求感应电流的大小和速度v0的大小;
(2)求导体棒最终静止时的位置距O点的距离。
高三物理解答题困难题查看答案及解析
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,“×”型光滑金属导轨abcd固定在绝缘水平面上,ab和cd足够长∠aOc =60°.虚线MN与∠bOd的平分线垂直,O点到MN的距离为L.MN左侧是磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场.一轻弹簧右端固定,其轴线与∠bOd的平分线重合,自然伸长时左端恰在O点.一质量为m的导体棒ef平行于MN置于导轨上,导体棒与导轨接触良好.某时刻使导体棒从MN的右侧处由静止开始释放,导体棒在压缩弹簧的作用下向左运动,当导体棒运动到O点时弹簧与导体棒分离.导体棒由MN运动到O点的过程中做匀速直线运动.导体棒始终与MN平行.已知导体棒与弹簧彼此绝缘,导体棒和导轨单位长度的电阻均为ro,弹簧被压缩后所获得的弹性势能可用公式Ep=kx2计算,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量.
(1)求导体棒在磁场中做匀速直线运动过程中的感应电流的大小,并判定大小变化特点;
(2)求弹簧的劲度系数k和导体棒在磁场中做匀速直线运动时速度v0的大小;
(3)求导体棒最终静止时的位置距O点的距离.
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析