如图,足够长的光滑平行导轨水平放置,电阻不计,MN部分的宽度为2l,PQ部分的宽度为l,金属棒a和b的质量分别为2m和m,其电阻大小分别为2R和R,a和b分别在MN和PQ上,垂直导轨相距足够远,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感强度为B,开始a棒向右速度为v0,b棒静止,两棒运动时始终保持平行且a总在MN上运动,b总在PQ上运动,求a、b最终的速度。
高三物理简答题困难题
如图,足够长的光滑平行导轨水平放置,电阻不计,MN部分的宽度为2l,PQ部分的宽度为l,金属棒a和b的质量分别为2m和m,其电阻大小分别为2R和R,a和b分别在MN和PQ上,垂直导轨相距足够远,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感强度为B,开始a棒向右速度为v0,b棒静止,两棒运动时始终保持平行且a总在MN上运动,b总在PQ上运动,求a、b最终的速度。
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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,在水平面内两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨(电阻不计)水平放置。导轨间存在方向竖直向上、大小为B的匀强磁场。两平行金属杆ab、cd的质量分别为m1、m2,电阻分别为R1、R2,且始终与导轨保持垂直。开始两金属杆处于静止状态,相距为x0,现给金属杆ab一水平向右的初速度v0,一段时间后,两金属杆间距稳定为x1。下列说法正确的是( )
A.金属杆cd先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动
B.当金属杆ab的加速度大小为a时,金属杆cd的加速度大小为
C.这段时间内通过金属杆cd的电荷量为
D.两金属杆ab、cd在运动过程中产生的焦耳热为
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如图所示,在水平面内两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨(电阻不计)水平放置。导轨间存在方向竖直向上、大小为B的匀强磁场。两平行金属杆ab、cd的质量分别为m1、m2,电阻分别为R1、R2,且始终与导轨保持垂直。开始两金属杆处于静止状态,相距为x0,现给金属杆ab一水平向右的初速度v0,一段时间后,两金属杆间距稳定为x1。下列说法正确的是( )
A.金属杆cd先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动
B.当金属杆ab的加速度大小为a时,金属杆cd的加速度大小为
C.这段时间内通过金属杆cd的电荷量为
D.两金属杆ab、cd在运动过程中产生的焦耳热为
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如图所示,在水平面内两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨(电阻不计)水平放置。导轨间存在方向竖直向上、大小为B的匀强磁场。两平行金属杆ab、cd的质量分别为m1、m2,电阻分别为R1、R2,且始终与导轨保持垂直。开始两金属杆处于静止状态,相距为x0,现给金属杆ab一水平向右的初速度v0,一段时间后,两金属杆间距稳定为x1。下列说法正确的是( )
A.金属杆cd先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动
B.当金属杆ab的加速度大小为a时,金属杆cd的加速度大小为
C.这段时间内通过金属杆cd的电荷量为
D.两金属杆ab、cd在运动过程中产生的焦耳热为
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如图所示,两条足够长的光滑平行金属导轨水平放置,导轨所在的区域有垂直导轨平面的匀强磁场(图中未画出)。两导体棒a、b质量分别为ma、mb;电阻分别为Ra、Rb(导轨电阻不计),初始时导体棒a、b均垂直于导轨静止放置,某一瞬时给b一个垂直于棒向右的冲量I,使其沿导轨向右运动,待运动稳定后,求:这一过程中导体棒a中产生的焦耳热。
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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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(18分)如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为l,左侧接一阻值为R的电阻.区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁场宽度为s.一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到F=0.5v+0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用,从磁场的左边界由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大.(已知:l=1 m,m=1 kg,R=0.3 Ω,r=0.2 Ω,s=1 m)
(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动.
(2)求磁感应强度B的大小.
(3)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v=v0- x,且棒在运动到ef处时恰好静止,则外力F作用的时间为多少?
(4)若在棒未出磁场区域时撤去外力,画出棒在整个运动过程中速度随位移v-x变化所对应的各种可能的图线.
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