(18分)如图所示,水平放置的足够长的平行金属导轨MN、PQ的一端接有电阻R0,不计电阻的导体棒ab静置在导轨的左端MP处,并与MN垂直.以导轨PQ的左端为坐标原点O,建立直角坐标系xOy,Ox轴沿PQ方向.每根导轨单位长度的电阻为r.垂直于导轨平面的非匀强磁场磁感应强度在y轴方向不变,在x轴方向上的变化规律为:B=B0+kx,并且x≥0.现在导体棒中点施加一垂直于棒的水平拉力F,使导体棒由静止开始向右做匀加速直线运动,加速度大小为a.设导体棒的质量为m,两导轨间距为L.不计导体棒与导轨间的摩擦,导体棒与导轨接触良好,不计其余部分的电阻.
(1)请通过分析推导出水平拉力F的大小随横坐标x变化的关系式;
(2)如果已知导体棒从x=0运动到x=x0的过程中,力F做的功为W,求此过程回路中产生的焦耳热Q;
(3)若B0=0.1T,k=0.2T/m,R0=0.1Ω,r=0.1Ω/m,L=0.5m,
a=4m/s2,求导体棒从x=0运动到x=1m的过程中,通过电阻R0的电荷量q.
高三物理计算题中等难度题
(18分)如图所示,水平放置的足够长的平行金属导轨MN、PQ的一端接有电阻R0,不计电阻的导体棒ab静置在导轨的左端MP处,并与MN垂直.以导轨PQ的左端为坐标原点O,建立直角坐标系xOy,Ox轴沿PQ方向.每根导轨单位长度的电阻为r.垂直于导轨平面的非匀强磁场磁感应强度在y轴方向不变,在x轴方向上的变化规律为:B=B0+kx,并且x≥0.现在导体棒中点施加一垂直于棒的水平拉力F,使导体棒由静止开始向右做匀加速直线运动,加速度大小为a.设导体棒的质量为m,两导轨间距为L.不计导体棒与导轨间的摩擦,导体棒与导轨接触良好,不计其余部分的电阻.
(1)请通过分析推导出水平拉力F的大小随横坐标x变化的关系式;
(2)如果已知导体棒从x=0运动到x=x0的过程中,力F做的功为W,求此过程回路中产生的焦耳热Q;
(3)若B0=0.1T,k=0.2T/m,R0=0.1Ω,r=0.1Ω/m,L=0.5m,
a=4m/s2,求导体棒从x=0运动到x=1m的过程中,通过电阻R0的电荷量q.
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,水平放置的足够长的平行金属导轨MN、PQ的一端用导线相连,不计电阻的导体棒ab静置在导轨的左端MP处,并与MN垂直。以导轨PQ的左端为原点O,建立直角坐标系xOy,Ox轴沿PQ方向。每根导轨单位长度的电阻为R,垂直于导轨平面的非匀强磁场磁感应强度在y方向不变,在x方向上变化规律为:,并且x≥0。现在导体棒中点施加一垂直于棒的水平拉力F,使导体棒由静止开始向右做匀加速直线运动,加速度大小为a。设导体棒的质量为m,两导轨间距为L,不计导体棒与导轨间的摩擦,导体棒与导轨接触良好,不计其余部分的电阻。
(1)如果已知导体棒从x=0运动到x=x0的过程中,力F做的功为W,求此过程回路中产生的焦耳热Q;
(2)求导体棒从x=0运动到x=x0的过程中,通过金属棒的电荷量q;
(3)请通过分析推导出水平拉力F的大小随横坐标x变化的关系式。
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
t/s | 0.00 | 1.50 | 3.00 | 4.50 | 6.00 |
F/N | 2.00 | 2.15 | 2.30 | 2.45 | 2.60 |
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
一对足够长、电阻不计的平行金属导轨水平放置,其间距L=0.4 m,左端接一电阻R=1.5 Ω,质量为0.2 kg的导体棒ab垂直地放置于导轨上,与导轨接触良好。已知棒与导轨之间的动摩擦因数为0.5,棒的电阻为0.5Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。现用一水平向右的外力F拉棒,使棒由静止开始向右做匀加速直线运动,如图所示。用力传感器测得力F随时间变化的情况见右表。
(1)试由表中数据写出外力F随时间t变化的数学函数式。
(2)求导体棒的加速度大小和匀强磁场的磁感应强度大小。
(3)某同学估算出导体棒运动的最初6s内整个装置产生的热量可以大于150J,试通过计算判断该同学的说法是否正确。
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图,两足够长的光滑平行导轨水平放置,处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接阻值为R的电阻。一金属棒垂直导轨放置,质量为m,接入电路的电阻为r。水平放置的轻弹簧左端固定,右端与金属杆中点链接,弹簧劲度系数为k。装置处于静止状态。现给导体棒一个水平向右的初速度v0,第一次运动到最右端时,棒的加速度为a,棒与导轨始终接触良好,导轨电阻不计,弹簧在弹性限度内,重力加速度为g,求:
(1)金属棒开始运动时受到的安培力F的大小和方向;
(2)金属棒从开始运动到第一次运动到最右端时,通过R的电荷量q;
(3)金属棒从开始运动到最终停止的整个过程中,R上产生的热量Q。
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图,两足够长的光滑平行导轨水平放置,处于磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接阻值为R的电阻。一金属棒垂直导轨放置,质量为m,接入电路的电阻为r。水平放置的轻弹簧左端固定,右端与金属杆中点链接,弹簧劲度系数为k。装置处于静止状态。现给导体棒一个水平向右的初速度v0,第一次运动到最右端时,棒的加速度为a,棒与导轨始终接触良好,导轨电阻不计,弹簧在弹性限度内,重力加速度为g,求:
(1)金属棒开始运动时受到的安培力F的大小和方向;
(2)金属棒从开始运动到第一次运动到最右端时,通过R的电荷量q;
(3)金属棒从开始运动到最终停止的整个过程中,R上产生的热量Q。
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
(17分)如图甲所示,电阻不计,间距为的平行长金属导轨置于水平面内,阻值为的导体棒固定连接在导轨左端,另一阻值也为的导体棒垂直放置到导轨上,与导轨接触良好,并可在导轨上无摩擦移动。现有一根轻杆一端固定在中点,另一端固定于墙上,轻杆与导轨保持平行,两棒间距为。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,且从某一时刻开始,磁感应强度随时间按图乙所示的方式变化。
(1)求在0~时间内流过导体棒的电流的大小与方向;
(2)求在时间内导体棒产生的热量;
(3)1.5时刻杆对导体棒的作用力的大小和方向。
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图甲所示,为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距,导轨左端连接一个R=2的电阻,将一根质量的金属棒垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,并保持拉力的功率恒为P=8W,使棒从静止开始向右运动。已知从金属棒开始运动直至达到稳定速度的过程中电阻R产生的热量。试解答以下问题:
(1)金属棒达到的稳定速度是多少?
(2)金属棒从开始运动直至达到稳定速度所需的时间是多少?
(3)金属棒从开始运动直至达到稳定速度的过程中所产生的平均感应电动势可在什么数值范围内取值?
(4)在乙图中画出金属棒所受的拉力F随时间变化的大致图像。
高三物理计算题中等难度题查看答案及解析
如图所示,足够长的平行光滑金属导轨水平放置,宽度,一端连接的电阻.导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度.导体棒放在导轨上,其长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好.导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.在平行于导轨的拉力作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度.求:
()感应电动势和感应电流;
()在时间内,拉力的冲量的大小;
()若将换为电阻的导体棒,其他条件不变,求导体棒两端的电压.
高三物理解答题中等难度题查看答案及解析
如图所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为,导轨左端连接一个阻值为的定值电阻R,将一根质量为的金属棒cd垂直放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒cd的电阻,导轨电阻不计,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度为。若棒以的初速度向右运动,同时对棒施加水平向右的拉力F作用,并保持拉力的功率恒为,从此时开始计时,经过金属棒的速度稳定不变,试求:
(1)金属棒的最大速度;
(2)金属棒速度为时的加速度;
(3)求从开始计时起内电阻R上产生的电热。
高三物理计算题困难题查看答案及解析