间距为的平行金属导轨由倾斜和水平导轨平滑连接而成,导轨上端通过开关 S 连接一电容为 C 的电容器,如图所示。倾角为的导轨处于大小为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,在水平导轨无磁场区静止放置金属杆 cd,在杆右侧存在大小也为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 II,区间长度足够长。当 S 断开时,金属杆 ab 从倾斜导轨上端释放进入磁场区间 I 达到匀速后进入水平轨道,在无磁场区与杆cd 碰撞,杆 ab 与 cd 粘合成并联双杆(未产生形变),并滑进磁场区间 II,同时开关 S 接通(S 接通前电容器不带电)。在运动过程中,杆 ab、cd 以及并联双杆始终与导轨接触良好,且与导轨垂直。已知杆 ab 和 cd 质量均为 m,电阻均为 R,不计导轨电阻和阻力,忽略磁场边界效应,求:
(1)杆 ab 在倾斜导轨上达到匀速运动时的速度;
(2)杆碰撞后粘合为并联双杆时的运动速度;
(3)并联双杆进入磁场区间 II 后最终达到稳定运动的速度。
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间距为的平行金属导轨由倾斜和水平导轨平滑连接而成,导轨上端通过开关 S 连接一电容为 C 的电容器,如图所示。倾角为的导轨处于大小为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅰ中,在水平导轨无磁场区静止放置金属杆 cd,在杆右侧存在大小也为 B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 II,区间长度足够长。当 S 断开时,金属杆 ab 从倾斜导轨上端释放进入磁场区间 I 达到匀速后进入水平轨道,在无磁场区与杆cd 碰撞,杆 ab 与 cd 粘合成并联双杆(未产生形变),并滑进磁场区间 II,同时开关 S 接通(S 接通前电容器不带电)。在运动过程中,杆 ab、cd 以及并联双杆始终与导轨接触良好,且与导轨垂直。已知杆 ab 和 cd 质量均为 m,电阻均为 R,不计导轨电阻和阻力,忽略磁场边界效应,求:
(1)杆 ab 在倾斜导轨上达到匀速运动时的速度;
(2)杆碰撞后粘合为并联双杆时的运动速度;
(3)并联双杆进入磁场区间 II 后最终达到稳定运动的速度。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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间距为l=0.5m两平行金属导轨由倾斜部分和水平部分平滑连接而成,如图所示,倾斜部分导轨的倾角θ=30°,上端连有阻值R=0.5Ω的定值电阻且倾斜导轨处于大小为B1=0.5T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。水平部分导轨足够长,图示矩形虚线框区域存在大小为B2=1T、方向竖直向上的匀强磁场,磁场区域的宽度d=3m。现将质量m=0.1kg、内阻r=0.5Ω、长l=0.5m的导体棒ab从倾斜导轨上端释放,达到稳定速度v0后进入水平导轨,当恰好穿过B2磁场时速度v=2m/s,已知导体棒穿过B2磁场的过程中速度变化量与在磁场中通过的距离满足(比例系数k未知),运动过程中导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。求:
(1)导体棒ab的速度v0;
(2)导体棒ab穿过B2磁场过程中通过R的电荷量及导体棒ab产生的焦耳热;
(3)若磁场B1大小可以调节,其他条件不变,为了使导体棒ab停留在B2磁场区域,B1需满足什么条件。
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如图1所示,两平行导轨是由倾斜导轨(倾角为θ)与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成的,并处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,两导轨间距为L,上端与阻值为R的电阻连接.一质量为m的金属杆AB在t=0时由静止开始在沿P1P2方向的拉力(图中未画出)作用下沿导轨下滑.当杆AB运动到P2Q2处时撤去拉力,杆AB在水平导轨上继续运动,其速率v随时间t的变化图象如图2所示,图中vmax和t1为已知量.若全过程中电阻R产生的总热量为Q,杆AB始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触,导轨和杆AB的电阻以及一切摩擦均不计,求:
(1)杆AB中的最大感应电流Imax的大小和方向;
(2)杆AB下滑的全过程通过电阻R的电荷量q;
(3)撤去拉力后杆AB在水平导轨上运动的路程s.
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如图所示,倾角为θ=37º的倾斜光滑平行轨道与水平的光滑平行轨道平滑连接,导轨间距均为L=1m,倾斜轨道的上端接有定值电阻R=2Ω,虚线MN左侧有垂直于倾斜导轨平面向,上的匀强磁场,磁感应强度大小为,虚线PQ的右侧有垂直于水平导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为=1T。一个质量为m=lkg、电阻为r=1Ω、长为L=1m的直导体棒ab放在倾斜导轨上方,开始时离虚线MN的距离为=1.5m,现由静止释放导体棒,导体棒运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好,导体棒ab在磁场B中运动的时间为s,并最终停在水平导轨上虚线PQ的右侧且距离PQ为=1 m的位置,重力加速度g取为10m/s²,其他电阻不计,sin 37º =0.6,cos37º=0.8,求:
(1)整个过程中,定值电阻R中产生的焦耳热大小;
(2)导体棒刚进入磁场时的速度大小;
(3)导体棒在倾斜轨道上运动过程中,定值电阻R中通过的电量。
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如图所示,倾角为θ=37º的倾斜光滑平行轨道与水平的光滑平行轨道平滑连接,导轨间距均为L=1m,倾斜轨道的上端接有定值电阻R=2Ω,虚线MN左侧有垂直于倾斜导轨平面向,上的匀强磁场,磁感应强度大小为,虚线PQ的右侧有垂直于水平导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为=1T。一个质量为m=lkg、电阻为r=1Ω、长为L=1m的直导体棒ab放在倾斜导轨上方,开始时离虚线MN的距离为=1.5m,现由静止释放导体棒,导体棒运动过程中始终与导轨垂直并与导轨接触良好,导体棒ab在磁场B中运动的时间为s,并最终停在水平导轨上虚线PQ的右侧且距离PQ为=1 m的位置,重力加速度g取为10m/s²,其他电阻不计,sin 37º =0.6,cos37º=0.8,求:
(1)整个过程中,定值电阻R中产生的焦耳热大小;
(2)导体棒刚进入磁场时的速度大小;
(3)导体棒在倾斜轨道上运动过程中,定值电阻R中通过的电量。
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如图所示,两根足够长的平行金属导轨由倾斜和水平两部分平滑连接组成,倾斜部分的倾角θ= 45°,水平部分处于方向竖直向上的、磁感应强度为B=lT的匀强磁场中。导轨间距/=lm,在导轨左上端接有一个阻值为R=3Ω的电阻。将质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的金属棒ab从斜导轨上的与水平导轨高度差为h=lm处由静止释放,导轨电阻不计,棒与倾斜导轨间的摩擦力是它们之间正压力的μ= 0.2倍,水平导轨光滑,导体棒始终垂直于两导轨,取g= 10 m/s2.求:
(1)棒ab刚运动到水平导轨上时的速度大小和棒ab在水平导轨上运动的最大加速度;
(2)在棒ab运动的整个过程中通过电阻R的电荷量。
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如图所示,两根足够长的平行金属导轨由倾斜和水平两部分平滑连接组成,导轨间距,倾角θ=45°,水平部分处于磁感应强度的匀强磁场中,磁场方向竖直向上,磁场左边界MN与导轨垂直。金属棒质量,电阻,金属棒质量,电阻,导轨电阻不计,两棒与导轨间动摩擦因数。开始时,棒放在斜导轨上,与水平导轨高度差,棒放在水平轨上,距MN距离为。两棒均与导轨垂直,现将棒由静止释放,取。求:
(1)棒运动到MN处的速度大小;
(2)棒运动的最大加速度;
(3)若导轨水平部分光滑,要使两棒不相碰,棒距离MN的最小距离。
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