如图所示,两根固定的光滑的绝缘导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接,两导轨的间距L=O.5m,导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°角.在导轨的倾斜部分方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B=1T、边长为L的正方形的匀强磁场区域abcd,导轨的水平部分有n个相同的方向竖直向上,磁感应强度大小均为B=1T、边长为L的正方形匀强磁场区域,磁场左、右两侧边界均与导轨垂直,在导轨的水平部分中相邻两个磁场区域的间距也为L.现有一质量m=0.5kg,电阻r=0.2Ω,边长也为L的质量分布均匀的正方形金属线框PQMN,从倾斜导轨上由静止释放,释放时MN边离水平导轨的竖直高度h=2.4m,当金属线框的MN边刚滑进磁场abed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继续运动并最终停止(重力加速度g=10m/s2’sin53°=0.8,线框在运动过程中MN边始终与导轨垂直).则:
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离S是多少?
(2)整个过程中金属线框内产生的焦耳热是多少?
(3)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域?.
高二物理简答题困难题
如图所示,两根固定的光滑的绝缘导轨的水平部分与倾斜部分平滑连接,两导轨的间距L=O.5m,导轨的倾斜部分与水平面成θ=53°角.在导轨的倾斜部分方向垂直于斜面向上、磁感应强度大小为B=1T、边长为L的正方形的匀强磁场区域abcd,导轨的水平部分有n个相同的方向竖直向上,磁感应强度大小均为B=1T、边长为L的正方形匀强磁场区域,磁场左、右两侧边界均与导轨垂直,在导轨的水平部分中相邻两个磁场区域的间距也为L.现有一质量m=0.5kg,电阻r=0.2Ω,边长也为L的质量分布均匀的正方形金属线框PQMN,从倾斜导轨上由静止释放,释放时MN边离水平导轨的竖直高度h=2.4m,当金属线框的MN边刚滑进磁场abed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继续运动并最终停止(重力加速度g=10m/s2’sin53°=0.8,线框在运动过程中MN边始终与导轨垂直).则:
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离S是多少?
(2)整个过程中金属线框内产生的焦耳热是多少?
(3)金属线框能穿越导轨水平部分中几个完整的磁场区域?.
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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α=37°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,导轨的水平部分在距离斜面底端足够远处有两个匀强磁场区域,磁场方向竖直且相反,所有磁场的磁感应强度大小均为B=1T,每个磁场区沿导轨的长度均为L=0.5m,磁场左、右两侧边界均与导轨垂直。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,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。取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)金属线框刚释放时MN边与ab的距离s;
(2)可调节cd边界到水平导轨的高度,使得线框刚进入水平磁场区时速度大小为8m/s,求线框在穿越水平磁场区域过程中的加速度的最大值;
(3)若导轨的水平部分有多个连续的长度均为L磁场,且相邻磁场方向相反,求在(2)的条件下,线框在水平导轨上从进入磁场到停止的位移和在两导轨上运动过程中线框内产生的焦耳热。
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如图所示,间距为L的足够长的平行光滑导轨由两部分组成:倾斜部分倾角为θ,与水平部分平滑相接,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻。质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场。闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已经达到最大速度,不计导轨电阻,金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g。求:
(1)金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速度Vm ;
(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度Vm前,当流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;
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如图所示,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆MN运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆MN始终与导轨接触良好,重力加速度为g.
(1)求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm;
(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度vm前,在流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求
①电流为I0 时 金属棒的速度v和下滑的位移x;
②这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;
(3)求金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离xm.
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如图所示,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成.倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆MN运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻,且金属杆MN始终与导轨接触良好并保持跟导轨垂直,重力加速度为g.
(1)求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm
(2)若金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度vm前,在流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内金属杆MN通过的距离x
(3)求在(2)中所述的过程中,定值电阻上产生的焦耳热Q
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如图所示,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成。倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻。质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场。闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆MN运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻,且金属杆MN始终与导轨接触良好并保持跟导轨垂直,重力加速度为g。
(1)求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm
(2)若金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度vm前,在流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内金属杆MN通过的距离x
(3)求在(2)中所述的过程中,定值电阻上产生的焦耳热Q
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如图所示,两平行导轨间距L=0.5m,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接,倾斜部分与水平面的夹角30°,垂直斜面方向向上的匀强磁场磁感应强度为1.0T,水平部分没有磁场,金属杆质量m=0.05kg,电阻r=0.2Ω,运动中与导轨始终接触良好,并且垂直于导轨。电阻R=0.8Ω,导轨电阻不计。当金属棒从斜面上距底面高h=1.0m以上的任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离x=1.25m,取g=10m/s2,求:
(1)金属棒在斜面上的最大运动速度;
(2)金属棒与水平导轨间的动摩擦因素;
(3)若金属棒从高度h=1.0m处由静止释放,电阻R产生的热量.
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如图所示,整个轨道间距=lm,轨道的CDPQ段粗糙绝缘,其余部分均为光滑金属材 质导轨,水平导轨的最左端接有电阻R1=1OΩ,CD端左侧充满垂直导轨平面向上的匀强磁场,大小B1=lT。质量m=0.1kg,电阻r=lΩ的金属棒垂直导轨放置,棒与CDPQ段的动摩擦因数μ=0.4,CQ段长度d2=2m。倾斜部分导轨足够长,倾角=37°,与PQ右端平滑连接,顶部接有电阻R2=1Ω。此部分导轨中的JKMN区域,可由激发装置(图中未画出)产生垂直倾斜导轨平面向上的变化磁场B2,KM段长度d3=lm,JK位置距QP置高度h=0.6m。边界CD、PQ、JK、MN分别垂直各处导轨。初始t=0时刻,棒ab在外力作用下,从CD左侧d1=lm处以初速度v0=5m/s匀速直线前进,运动至CD 位置撤去外力,并瞬间启动激发装置产生变化磁场B2,大小为B2=1-0.4t(T),式中t为时间,ab棒始终保持与导轨垂直,不计其它电阻。求:
(1)棒ab以v0=5m/s匀速直线运动时,外力F的大小;
(2)棒ab第一次进入倾斜轨道后,能否进入JKMN区域?请先判断,并推理分析;
(3)棒ab整个运动过程中,棒上产生的焦耳热Q。
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如图所示,间距为m的两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,倾斜部分导轨的倾角,上端连有阻值的定值电阻,倾斜导轨处于大小为T、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T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度m.现将质量kg、阻值、长m的导体棒从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度后进入水平导轨,当导体棒穿过磁场区域时速度,已知导体棒穿过磁场区域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)导体棒的速度;
(2)导体棒穿过磁场区域的过程中通过R的电荷量及导体棒产生的焦耳热;
(3)若磁场大小可调节,其他条件不变,为了使导体棒停留在磁场区域,需满足什么条件。
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如图所示,间距为m的两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,倾斜部分导轨的倾角,上端连有阻值的定值电阻,倾斜导轨处于大小为T、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T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度m.现将质量kg、阻值、长m的导体棒从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度后进入水平导轨,当导体棒穿过磁场区域时速度,已知导体棒穿过磁场区域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)导体棒的速度;
(2)导体棒穿过磁场区域的过程中通过R的电荷量及导体棒产生的焦耳热;
(3)若磁场大小可调节,其他条件不变,为了使导体棒停留在磁场区域,需满足什么条件。
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