高三物理解答题中等难度题
如图所示,质量为M的导体棒,垂直放在相距为的平行光滑金属导轨上,导轨平面与水平面的夹角为,并处于磁感应强度大小为B.方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为的平行金属板,R和分别表示定值电阻和滑到变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率。
(2)改变,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为、带电量为的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的。
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如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨、相距为m,导轨平面与水平面夹角,导轨电阻不计,磁感应强度为的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为m的金属棒垂直于、放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为kg、电阻为Ω,两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离和板长均为m,定值电阻为Ω,现闭合开关并将金属棒由静止释放,取m/s2,求:
(1)金属棒下滑的最大速度为多大?
(2)当金属棒下滑达到稳定状态时,整个电路消耗的电功率为多少?
(3)当金属棒稳定下滑时,在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场,在下板的右端且非常靠近下板的位置处有一质量为kg、所带电荷量为C的液滴以初速度水平向左射入两板间,该液滴可视为质点,要使带电粒子能从金属板间射出,初速度应满足什么条件?
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如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上,导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻.
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v;
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx.
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如图所示,水平放置的两根光滑平行金属导轨相距为d,两根金属棒ab和cd用相同的材料制成,横截面积之比1:2,垂直于导轨平行放置在导轨上,其中ab棒质量为m,用长l的细线悬挂在支架上,细线伸直,ab恰好与两导轨接触,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现把ab棒移至细线处于水平位置处由静止释放,运动到最低点时与轨道接触,造成闭合回路abcd发生瞬时电磁感应。然后ab棒继续向左摆动,摆到最高位置时,细线与竖直方向成θ=60°角。求:
(1)ab棒摆到最低点与导轨接触时,cd棒中感应电流的方向;
(2)ab棒第一次离开导轨向左起摆瞬间,cd棒的速度;
(3)在ab棒下摆与导轨第一次接触的瞬时电磁感应过程中,ab棒产生的焦耳热。
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足够长的光滑平行金属导轨和水平放置,在其左端固定一个倾角为的光滑金属导轨,导轨相距均为,在水平导轨和倾斜导轨上,各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、倾斜导轨形成一闭合回路。两金属杆质量均为、电阻均为,其余电阻不计,杆被销钉固定在倾斜导轨某处。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度为,方向竖直向上。当用水平向右、大小的恒力拉杆,使其达到最大速度时,立即撤销销钉,发现杆恰好能在原处仍然保持静止。(重力加速度为)
(1)求杆运动中的最大速度。
(2)求倾斜导轨的倾角。
(3)若杆加速过程中发生的位移为,则杆
加速过程中,求杆上产生的热量。
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如图所示,电阻不计的光滑平行金属导轨和水平放置,间接有阻值为的电阻,导轨相距L,空间有竖直向下的匀强磁场。质量为m,电阻为的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好。用平行于MN向右的水平力拉动CD从静止开始运动,拉力的功率恒定为P。经过时间t导体棒CD达到最大速度。
(1)求磁场磁感应强度B的大小;
(2)求该过程中电阻R上所产生的电热;
(3)若换用恒力F拉动CD从静止开始运动,导体棒CD达到最大速度将为2.求恒力F的大小及当CD速度为时棒的加速度。
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