如图所示,一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNQP,位于光滑绝缘水平桌面上,平行导轨MN和PQ相距为L。空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。另有质量也为m的金属棒CD,垂直于MN放置在导轨上,并用一根绝缘细线系在定点A。已知,细线能承受的最大拉力为T0 ,CD棒接入导轨间的有效电阻为R。现从t =0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力,使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动。
(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0及细线断裂时框架的瞬时速度v0大小;
(2)若在细线断裂时,立即撤去拉力,求此后过程中回路产生的总焦耳热Q。
高三物理简答题中等难度题
如图所示,一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNPQ,位于光滑水平桌面上,分界线OO′分别与平行导轨MN和PQ垂直,两导轨相距L。在OO′的左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B。另有质量也为m的金属棒CD,垂直于MN放置在OO′左侧导轨上,并用一根细线系在定点A。已知,细线能承受的最大拉力为T0 ,CD棒接入导轨间的有效电阻为R。现从t=0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力F,使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动。
(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0;
(2)若细线尚未断裂,求在t时刻水平拉力F的大小;
(3)求从框架开始运动到细线断裂的过程中流过回路的电量q。
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如图所示,一个质量为 m、电阻不计、足够长的光滑 U 形金属框架 MNQP, 位于光滑水平桌面上,平行导轨 MN 和 PQ 相距 L。分界线 OO'与平行轨道垂直,左右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B。 另有质量也为 m 的金属棒 CD,平行于 OO'放置在其左侧导轨上,并用一根轻质细线系在定点 A。已知细线能承受的最大拉力为 T0,CD 棒接入导轨间的有效电阻为 R。现从 t=0 时刻开始对 U 形框架施加水平向右的拉力 F,使其从静止开始做加速度为 a 的匀加速直线运动。从框架开始运动到细线断裂的整个过程,
(1)求所需的时间 t0;
(2)求流过金属棒 CD 的电荷量 q;
(3)已知拉力做功为 W,求该过程金属棒 CD 中产生的焦耳热。
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如图所示,一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNQP,位于光滑绝缘水平桌面上,平行导轨MN和PQ相距为L。空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。另有质量也为m的金属棒CD,垂直于MN放置在导轨上,并用一根绝缘细线系在定点A。已知,细线能承受的最大拉力为T0 ,CD棒接入导轨间的有效电阻为R。现从t =0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力,使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动。
(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0及细线断裂时框架的瞬时速度v0大小;
(2)若在细线断裂时,立即撤去拉力,求此后过程中回路产生的总焦耳热Q。
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如图所示,一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNQP,位于光滑绝缘水平桌面上,平行导轨MN和PQ相距为L。空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。另有质量也为m的金属棒CD,垂直于MN放置在导轨上,并用一根绝缘细线系在定点A。已知,细线能承受的最大拉力为T0 ,CD棒接入导轨间的有效电阻为R。现从t =0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力,使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动。
(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0及细线断裂时框架的瞬时速度v0大小;
(2)若在细线断裂时,立即撤去拉力,求此后过程中回路产生的总焦耳热Q。
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如图所示,一个质量为m、电阻不计、足够长的光滑U形金属框架MNQP,位于光滑绝缘水平桌面上,平行导轨MN和PQ相距为L。空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。另有质量也为m的金属棒CD,垂直于MN放置在导轨上,并用一根绝缘细线系在定点A。已知,细线能承受的最大拉力为T0 ,CD棒接入导轨间的有效电阻为R。现从t =0时刻开始对U形框架施加水平向右的拉力,使其从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动。
(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t0及细线断裂时框架的瞬时速度v0大小;
(2)若在细线断裂时,立即撤去拉力,求此后过程中回路产生的总焦耳热Q。
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(20分)如图所示,质量为M=2kg的足够长的U型金属框架abcd,放在光滑绝缘水平面上,导轨ab边宽度L=1m。电阻不计的导体棒PQ,质量m=1kg,平行于ab边放置在导轨上,并始终与导轨接触良好,棒与导轨间动摩擦因数μ=0.5,棒左右两侧各有两个固定于水平面上的光滑立柱。开始时PQ左侧导轨的总电阻R=1Ω,右侧导轨单位长度的电阻为r0=0.5Ω/m。以ef为界,分为左右两个区域,最初aefb构成一正方形,g取10m/s2。
(1)如果从t=0时,在ef左侧施加B=kt(k=2T/s),竖直向上均匀增大的匀强磁场,如图甲所示,多久后金属框架会发生移动(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).
(2)如果ef左右两侧同时存在B=1T的匀强磁场,方向分别为竖直向上和水平向左,如图乙所示。从t=0时,对框架施加一垂直ab边的水平向左拉力,使框架以a=0.5m/s2向左匀加速运动,求t=2s时拉力F多大
(3)在第(2)问过程中,整个回路产生的焦耳热为Q=0.6J,求拉力在这一过程中做的功。
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如图所示,质量为M=2kg的足够长的U型金属框架abcd,放在光滑绝缘水平面上,导轨ab边宽度L=1m。电阻不计的导体棒PQ,质量m=1kg,平行于ab边放置在导轨上,并始终与导轨接触良好,棒与导轨间动摩擦因数μ=0.5,棒左右两侧各有两个固定于水平面上的光滑立柱。开始时PQ左侧导轨的总电阻R=1Ω,右侧导轨单位长度的电阻为r0=0.5Ω/m。以ef为界,分为左右两个区域,最初aefb构成一正方形,g取10m/s2。
(1)如果从t=0时,在ef左侧施加B=kt(k=2T/s),竖直向上均匀增大的匀强磁场,如图甲所示,多久后金属框架会发生移动(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).
(2)如果ef左右两侧同时存在B=1T的匀强磁场,方向分别为竖直向上和水平向左,如图乙所示。从t=0时,对框架施加一垂直ab边的水平向左拉力,使框架以a=0.5m/s2向左匀加速运动,求t=2s时拉力F多大
(3)在第(2)问过程中,整个回路产生的焦耳热为Q=0.6J,求拉力在这一过程中做的功。
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如图所示,M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上间距为l的足够长刚性“”型金属框架,框架左侧N1N2部分电阻为R,其他部分电阻不计。PQ是质量为m、电阻不计的金属杆,可在轨道上保持与轨道垂直滑动。初始时,杆PQ位于图中的虚线处,虚线右侧存在方向垂直桌面向下、磁感应强度为B的匀强磁场。现用大小为F的水平恒力垂直作用于杆PQ上,使之由静止开始在轨道上向右运动。
(1)若将框架固定于桌面,且杆PQ与轨道的接触光滑,求杆PQ的最大速度;
(2)若将框架固定于桌面,且杆PQ与轨道的接触粗糙。由静止开始,仍用恒力F拉动杆PQ,经过时间t,杆PQ离开虚线的距离为x,此时通过电路的电流为I0,求在此过程中框架的N1N2部分产生的焦耳热(不考虑回路的自感效应);
(3)若框架不固定,且杆与轨道的接触粗糙,已知框架的质量为m0,由静止开始,仍用恒力F拉动杆PQ,在框架左侧N1N2进入磁场后,求框架和杆PQ最终各自的加速度。
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