如图所示,两根相距L1的平行粗糙金属导轨固定在水平面上,导轨上分布着n 个宽度为d、间距为2d的匀强磁场区域,磁场方向垂直水平面向上。在导轨的左端连接一个阻值为R的电阻,导轨的左端距离第一个磁场区域L2的位置放有一根质量为m,长为L1,阻值为r的金属棒,导轨电阻及金属棒与导轨间的接触电阻均不计。某时刻起,金属棒在一水平向右的已知恒力F作用下由静止开始向右运动,已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。
(1)若金属棒能够匀速通过每个匀强磁场区域,求金属棒离开第2个匀强磁场区域时的速度v2的大小;
(2)在满足第(1)小题条件时,求第n个匀强磁场区域的磁感应强度Bn的大小;
(3)现保持恒力F不变,使每个磁场区域的磁感应强度均相同,发现金属棒通过每个磁场区域时电路中的电流变化规律完全相同,求金属棒从开始运动到通过第n个磁场区域的整个过程中左端电阻R上产生的焦耳热Q。
高二物理解答题困难题
如图所示,两根相距L1的平行粗糙金属导轨固定在水平面上,导轨上分布着n 个宽度为d、间距为2d的匀强磁场区域,磁场方向垂直水平面向上。在导轨的左端连接一个阻值为R的电阻,导轨的左端距离第一个磁场区域L2的位置放有一根质量为m,长为L1,阻值为r的金属棒,导轨电阻及金属棒与导轨间的接触电阻均不计。某时刻起,金属棒在一水平向右的已知恒力F作用下由静止开始向右运动,已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。
(1)若金属棒能够匀速通过每个匀强磁场区域,求金属棒离开第2个匀强磁场区域时的速度v2的大小;
(2)在满足第(1)小题条件时,求第n个匀强磁场区域的磁感应强度Bn的大小;
(3)现保持恒力F不变,使每个磁场区域的磁感应强度均相同,发现金属棒通过每个磁场区域时电路中的电流变化规律完全相同,求金属棒从开始运动到通过第n个磁场区域的整个过程中左端电阻R上产生的焦耳热Q。
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导执,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,固定在水平面上,右端接一个阻值为R的定值电阻,平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,质量为m、电阻也为R的金属棒从高为h处由静止释放,到达磁场右边界处恰好停止。己知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为,金属棒与导轨间接触良好,则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为g)
A. 金属棒中的最大电流为
B. 金属棒克服安培力做的功为mgh
C. 通过金属棒的电荷量为
D. 金属棒产生的电热为
高二物理多选题简单题查看答案及解析
如图,两根相距l=1m平行光滑长金属导轨电阻不计,被固定在绝缘水平面上,两导轨左端接有R=2Ω的电阻,导轨所在区域内加上与导轨垂直、方向相反的磁场,磁场宽度d相同且为0.6m,磁感应强度大小B1=T、B2=0.8T。现有电阻r=1Ω的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好,当导体棒ab以v=5m/s从边界MN进入磁场后,在拉力作用下始终作匀速运动,求:
(1)导体棒ab进入磁场B1时拉力的功率
(2)导体棒ab匀速运动过程中电阻R两端的电压有效值
高二物理计算题中等难度题查看答案及解析
相距L的两平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上,两导轨左端连接阻值为R的电阻。导轨所在处的空间分布一系列磁场区域,如图甲所示,每个磁场区的宽度和相邻磁场区的间距均为d,每个磁场区内的磁场均为匀强磁场,磁场方向垂直轨道平面。磁感应强度从左到右依次记为B1、B2、B3、…、Bn,B1随时间变化的图像如图乙所示,规定磁场方向竖直向下为正方向,其他磁场保持不变。一质量为m、电阻也为R的导体棒垂直放置在导轨左端,在垂直于导体棒的水平恒力F作用下,从静止开始向右运动,经过时间t0离开B1磁场,离开时速度为v,此时撤去F,导体棒继续向右运动。已知在无磁场区导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,有磁场区域导轨光滑,导体棒在磁场区内的运动为匀速运动(B1磁场区除外),最终穿过磁场区后停下来。求:
(1)导体棒在B1磁场区运动过程中回路产生的焦耳热Q1;
(2)磁场区B2的磁感应强度大小B2、磁场区Bn的磁感应强度大小Bn(n为已知量);
(3)导体棒离开磁场区B1后的整个运动过程中电阻R产生的焦耳热Q;
高二物理解答题困难题查看答案及解析
如图所示,水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨,导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,铜棒a、b的长度均等于两导轨的间距,电阻均为R、质量均为m,铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好.现给铜棒a一个平行于导轨向右的瞬时冲量I,关于此后的过程,下列说法正确的是( )
A. 回路中的最大电流为
B. 铜棒b的最大加速度为
C. 铜棒b获得的最大速度为
D. 回路中产生的总焦耳热为
高二物理多选题中等难度题查看答案及解析
水平桌面上固定着两相距为L=1m的足够长的平行金属导轨,导轨右端接电阻R=1Ω,在导轨间存在无数宽度相同的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B=1T,方向竖直向下,任意两个磁场区域之间有宽为s0=0.3的无场区,金属棒CD质量为m=0.1kg,电阻为r=1Ω。水平置于导轨上,用绝缘水平细线通过定滑轮与质量也为m的物体A相连。金属棒CD从距最左边磁场区域左边界s=0.4m处由静止释放,运动过程中CD棒始终保持与导轨垂直,在棒穿过两磁场区域的过程中,通过电阻R的电流变化情况相同,且导体棒从进入磁场开始通过每个区域的时间均相同,重力加速度为g=10m/s2,不计其他电阻、摩擦力。则下列说法正确的是(图中并未把所有磁场都画出)
A. 金属棒每次进入磁场时的速度为2m/s,离开磁场时速度均为1m/s
B. 每个磁场区域的宽度均为d=0.8m
C. 导体棒在每个区域运动的时候电阻R上产生的电热为1.3J
D. 从进入磁场开始时,电流的有效值为A
高二物理多选题困难题查看答案及解析
如图所示,在水平面内固定有两平行金属导轨,导轨间距为L,两导轨间整个区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向与导轨平面成θ角并与金属杆ab垂直,垂直于两导轨放置的金属杆ab重力为G.通过的电流为I,处于静止平衡状态,则
A. 金属杆ab所受的支持力等于G+BILsinθ
B. 金属杆ab所受的支持力等于G+BILcosθ
C. 金属杆ab所受的摩擦力大小为BILcosθ
D. 金属杆ab所受的安倍力大小为BIL
高二物理单选题简单题查看答案及解析
如图所示,在水平面内固定有两平行金属导轨,导轨间距为L,两导轨间整个区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向与导轨平面成θ角并与金属杆ab垂直,垂直于两导轨放置的金属杆ab重力为G.通过的电流为I,处于静止平衡状态,则
A. 金属杆ab所受的支持力等于G+BILsinθ
B. 金属杆ab所受的支持力等于G+BILcosθ
C. 金属杆ab所受的摩擦力大小为BILcosθ
D. 金属杆ab所受的安倍力大小为BIL
高二物理单选题简单题查看答案及解析
如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,右端接一个阻值为R的定值电阻,平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻也为R的金属棒从高为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨间接触良好,则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为g)( )
A. 流过金属棒的最大电流为
B. 通过金属棒的电荷量为
C. 克服安培力所做的功为mgh
D. 金属棒产生的电热为mg(h-μd)
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如图甲所示,水平面上固定着两根间距L=0.5m的光滑平行金属导轨MN、PQ,M、P两点间连接一个阻值R=3Ω的电阻,一根质量m=0.2kg、电阻r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨放置。在金属棒右侧两条虚线与导轨之间的矩形区域内有磁感应强度大小B=2T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场宽度d=5.2m。现对金属棒施加一个大小F=2N、方向平行导轨向右的恒力,从金属棒进入磁场开始计时,其运动的v-t图象如图乙所示,运动过程中金属棒与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。求:
(1)金属棒刚进入磁场时所受安培力的大小F安;
(2)金属棒通过磁场过程中电阻R产生的热量QR。
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