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。
高三物理解答题困难题
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,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,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成.倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆MN运动到水平轨道前,已达到最大速度,不计导轨电阻,且金属杆MN始终与导轨接触良好并保持跟导轨垂直,重力加速度为g.
(1)求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm
(2)若金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度vm前,在流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内金属杆MN通过的距离x
(3)求在(2)中所述的过程中,定值电阻上产生的焦耳热Q
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如图所示,间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成:倾斜部分与水平部分平滑相连,倾角为θ,在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻.质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上,在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场;在水平导轨区域加另一垂直导轨平面向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场.闭合开关S,让金属杆MN从图示位置由静止释放,已知金属杆运动到水平导轨前,已达到最大速度,不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好,重力加速度为g.求:
(1)金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm;
(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动,速度未达到最大速度vm前,当流经定值电阻的电流从零增大到I0的过程中,通过定值电阻的电荷量为q,求这段时间内在定值电阻上产生的焦耳热Q;
(3)金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离xm.
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如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨,左侧水平,右侧倾斜且与水平部分平滑连接并成α=30°夹角,两导轨间距为L=0.5m,左端接有电阻R=0.5Ω,其余电阻不计。水平部分空间内有竖直向上的匀强磁场B1=0.5T,斜面部分有垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场B2.质量为m=0.2kg的导体棒CD,与导轨接触良好且始终垂直于导轨。给棒CD沿斜面向下的初速度v0=2m/s后,棒匀速下滑,经时间△t=1s进入水平部分。(g=10m/s2)求:
(1)B2的大小;
(2)进入水平部分后,棒CD的电流方向和安培力方向,并从速度、加速度两个角度描述导体棒CD进入水平部分后的运动情况;
(3)棒CD从开始到最终停止,电阻R上产生的热量Q;
(4)棒CD进入水平部分瞬间加速度a的大小和方向;若要让棒进入水平部分后,加速度保持不变,需在棒上加一个水平外力F,直至棒离开水平面,从棒进入水平部分开始计时,请写出力F与时间t的表达式,并标明F的方向及t的取值范围。
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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 l=0.20m 的两平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成。垂直于水平导轨放置一质量 m=0.01kg、阻值 R=0.10Ω 的导体棒 ab,位于坐标 x0=0.30m 处,如图所示。水平导轨处于 B=0.50T、方向垂直导轨平面的匀强磁场中,磁场左边界位于坐标 x=0 处,右边 界位于 x= x1 处,x1足够大,导体棒出磁场右边界前已达到稳定速度。在倾斜导轨高 h=0.2m 处垂直 于导轨静止放置与导体棒 ab 相同的导体棒 cd。导体棒在运动过程中始终垂直于导轨,不计导轨电阻,忽略磁场边界效应。求
(1)棒 cd 恰好进入磁场左边界时的速度大小;
(2)棒 cd 和棒 ab 在磁场中运动的最终速度;
(3)cd 棒从进入到离开磁场的过程中,安培力对系统做的总功。
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