高三物理解答题中等难度题
如图所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为37°,导轨间距为1m,电阻不计,导轨足够长。两根金属棒ab和以a′b′的质量都是0.2 kg,电阻都是1Ω,与导轨垂直放置且接触良好,金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25,两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度B的大小相同。让a′b固定不动,将金属棒ab由静止释放,当ab下滑速度达到稳定时,整个回路消耗的电功率为8W。求
(1)ab下滑的最大加速度;
(2)ab下落了30m高度时,其下滑速度已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q为多大?
(3)如果将ab与a′b′同时由静止释放,当ab下落了30m高度时,其下滑速度也已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q′为多大?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
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如图所示,平行金属导轨OP、KM和PQ、MN相互垂直,且OP、KM与水平面间夹角为θ=37°,导轨间距均为L=1 m,电阻不计,导轨足够长.两根金属棒ab和cd与导轨垂直放置且接触良好,ab的质量为M=2kg,电阻为R1=2 Ω,cd的质量为m=0.2 kg,电阻为R2=1 Ω,金属棒和导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5,两个导轨平面均处在垂直于轨道平面OPKM向上的匀强磁场中。现让cd固定不动,将金属棒ab由静止释放,当ab沿导轨下滑x=6 m时,速度已达到稳定,此时,整个回路消耗的电功率为P=12 W。(sin370=0.6 , cos370=0.8,g 取10m/s2 )求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)ab沿导轨下滑x=6 m的过程中ab棒上产生的焦耳热Q;
(3)若将ab与cd同时由静止释放,当运动时间t=0.5s时,ab的速度vab与cd棒速度vcd的关系式。
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如图所示,间距为L=1m的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ=37°,底端用电阻为R=0.8Ω的导体MN相连接,导轨电阻忽略不计.磁感应强度为B=1T的匀强磁场与导轨平面垂直,磁场区域上下边界距离为d=0.85m,下边界aa′和导轨底端相距为3d.一根质量为m=1kg、电阻为r=0.2Ω的导体棒放在导轨底端,与导轨垂直且接触良好,并以初速度v0 = 10m/s沿斜面向上运动,到达磁场上边界bb′时,恰好速度为零.已知导轨与棒之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)导体棒通过磁场过程中产生的焦耳热;
(2)导体棒从进入磁场到达上边界所用的时间和回路中产生的感应电流的有效值;
(3)微观上导体中的电子克服因碰撞产生的阻力做功,宏观上表现为产生焦耳热.试从微观角度推导:当棒运动到磁场中某一位置时(感应电流为I),其电阻的发热功率为P热 =I2r(推导过程用字母表示)
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如图所示,间距为L=1m的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ=37°,底端用电阻为R=0.8Ω的导体MN相连接,导轨电阻忽略不计.磁感应强度为B=1T的匀强磁场与导轨平面垂直,磁场区域上下边界距离为d=0.85m,下边界aa′和导轨底端相距为3d.一根质量为m=1kg、电阻为r=0.2Ω的导体棒放在导轨底端,与导轨垂直且接触良好,并以初速度v0 = 10m/s沿斜面向上运动,到达磁场上边界bb′时,恰好速度为零.已知导轨与棒之间的动摩擦因数为μ=0.5,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)导体棒通过磁场过程中产生的焦耳热;
(2)导体棒从进入磁场到达上边界所用的时间和回路中产生的感应电流的有效值;
(3)微观上导体中的电子克服因碰撞产生的阻力做功,宏观上表现为产生焦耳热.试从微观角度推导:当棒运动到磁场中某一位置时(感应电流为I),其电阻的发热功率为P热 =I2r(推导过程用字母表示)
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如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角,导轨间距,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为T,方向垂直斜面向上。将甲乙两电阻阻值相同、质量均为kg的相同金属杆如图放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲乙相距也为,其中m。静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F,使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动,加速度大小5m/s2,乙金属杆刚进入磁场时即作匀速运动。(取m/s2)
(1)求金属杆甲的电阻R;
(2)以刚释放时,写出从开始到甲金属杆离开磁场,外力F随时间t的变化关系;
(3)若从开始释放到乙金属杆离开磁场,乙金属杆中共产生热量J,试求此过程中外力F对甲做的功。
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如图所示,电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ,导轨间距为l,轨道所在平面的正方形区域内存在一有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面向上.电阻相同、质量均为m的两根相同金属杆甲和乙放置在导轨上,甲金属杆恰好处在磁场的上边界处,甲、乙相距也为l.在静止释放两金属杆的同时,对甲施加一沿导轨平面且垂直于甲金属杆的外力,使甲在沿导轨向下的运动过程中始终以加速度a=gsinθ做匀加速直线运动,金属杆乙进入磁场时即做匀速运动.
(1) 求金属杆的电阻R;
(2)若从开始释放两金属杆到金属杆乙刚离开磁场的过程中,金属杆乙中所产生的焦耳热为Q,求外力F在此过程中所做的功.
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如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角θ,导轨间距L,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直斜面向上。将甲乙两个电阻相同、质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲乙相距L。从静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F,使甲金属杆始终沿导轨向下做匀加速直线运动,加速度大小为gsinθ,乙金属杆刚进入磁场时作匀速运动。
(1)求金属杆乙刚进入磁场时的速度.
(2)自刚释放时开始计时,写出从开始到甲金属杆离开磁场,外力F随时间t的变化关系,并说明F的方向.
(3)若从开始释放到乙金属杆离开磁场,乙金属杆中共产生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功.
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