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如圖所示,光滑平行的水平金屬導軌MNPQ相距l,在M點和P點間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間矩形區(qū)域內有垂直導軌平面豎直向下、寬為d的勻強磁場,磁感強度為B。一質量為m,電阻為r的導體棒ab,垂直擱在導軌上,與磁場左邊界相距d0,F(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由靜止開始運動,棒ab在離開磁場前已經做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好的接觸,導軌電阻不計)。求:
(1)棒ab在離開磁場右邊界時的速度;
(2)棒ab通過磁場區(qū)的過程中整個回路所消耗的電能;
(3)試分析討論ab棒在磁場中可能的運動情況。
                                                             
(1)
(2)
(3)分三種情況討論:
①若(或),則棒做勻速直線運動;
②若(或),則棒先加速后勻速;
③若(或),則棒先減速后勻速。
(1)ab棒離開磁場右邊界前做勻速運動,速度為vm,則有:

對ab棒=0,解得
(2)由能量守恒可得:

解得:
(3)設棒剛進入磁場時速度為v由:

棒在進入磁場前做勻加速直線運動,在磁場中運動可分三種情況討論:
①若(或),則棒做勻速直線運動;
②若(或),則棒先加速后勻速;
③若(或),則棒先減速后勻速。
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,水平面上的平行粗金屬導軌MNPQ的左端連接一個定值電阻R,導體棒ab可以在導軌上無摩擦地滑動,滑動過程中總保持與導軌垂直,并且接觸良好.空間存在著方向豎直向上的勻強磁場,磁感強度為B,ab棒的電阻為r,兩導軌間距為d,導軌電阻不計.用水平向右的恒定拉力F拉動ab棒,穩(wěn)定后作勻速運動的速度v=5.0m/s.只進行如下的哪項改變,可以使ab棒穩(wěn)定后作勻速運動的速度v變?yōu)?.5m/s?
A.磁感強度B的大小減半
B.力F大小減半
C.電阻R減半
D.導軌間距d減半
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,磁感應強度大小B=0.15T,方向垂直紙面向里的勻強磁場分布在半徑為R=0.10m的圓形區(qū)域內,圓的左端跟軸相切于直角出標系的原點,右端邊界MN相切于軸的A點。MN右側有方向平行于軸負方向的勻強電場。置于原點的粒子源,可沿軸正方向射出速度的帶正電的粒子流,荷質比,粒子重力不計。右側場強大小,F(xiàn)以過點并垂直于紙面的直線為軸,將圓形磁場區(qū)域按逆時針方向緩慢旋轉90°。
(1)帶電粒子在磁場中的運動半徑;
(2)此過程中粒子經過磁場后,途經MN進入電場,求:粒子經過MN時離A點最遠的
位置BA點的距離;
(3)通過B點的粒子進入電場后,再次經過MN時距B點的距離為多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,兩根水平平行固定的光滑金屬導軌寬為L,足夠長,在其上放里兩根長也為L且與導軌垂直的金屬棒ab和cd,它們的質量分別為2m、m,電阻阻值均為R(金屬導軌及導線的電阻均可忽略不計),整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中.
(1)現(xiàn)把金屬棒ab鎖定在導軌的左端,如圖甲,對 cd施加與導軌平行的水平向右的恒力F,使金屬棒cd向右沿導軌運動,當金屬棒cd的運動狀態(tài)穩(wěn)定時,金屬棒cd的運動速度是多大?
(2)若對金屬棒ab解除鎖定,如圖乙,使金屬棒cd獲得瞬時水平向右的初速度v0,當它們的運動狀態(tài)達到穩(wěn)定的過程中,流過金屬棒ab的電量是多少?整個過程中ab和cd相對運動的位移是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,由粗細均勻的電阻絲繞成的矩形導線框abcd固定于水平面上,導線框邊長="L," =2L,整個線框處于豎直方向的勻強磁場中,磁場的磁感應強度為B,導線框上各段導線的電阻與其長度成正比,已知該種電阻絲單位長度上的電阻為,的單位是Ω/m.今在導線框上放置一個與ab邊平行且與導線框接觸良好的金屬棒MN,MN的電阻為r,其材料與導線框的材料不同.金屬棒MN在外力作用下沿x軸正方向做速度為v的勻速運動,在金屬棒從導線框最左端(該處x=0)運動到導線框最右端的過程中:
(1)請寫出金屬棒中的感應電流I隨x變化的函數關系式;
(2)試證明當金屬棒運動到bc段中點時,MN兩點間電壓最大,并請寫出最大電壓Um的表達式;
(3)試求出在此過程中,金屬棒提供的最大電功率Pm
(4)試討論在此過程中,導線框上消耗的電功率可能的變化情況.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,abcd是兩根固定的豎直光滑的足夠長金屬導軌,導軌上套有一根可滑動的金屬細棒,整個裝置放在磁感應強度B=0.5T的水平勻強磁場中。已知棒長L=10cm,電阻R=0.2Ω,質量m=20g,開始時處于靜止狀態(tài)。電池電動勢E=1.5V,內阻r=0.1Ω,導軌的電阻、空氣阻力均不計,取g=10m/s2。當電鍵K閉合后,試求:
(1)棒L的最大加速度;
(2)棒L的最大速度;
(3)棒L達到最大速度后,棒L發(fā)熱消耗的功率與整個電路消耗的功率之比;
(4)若棒L從靜止到速度達到最大過程中上升了s=10m,則在這過程中,安培力對棒L所做的功是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,用一根長為L質量不計的細桿與一個上弧長為、下弧長為d0的金屬線框的中點聯(lián)結并懸掛于O點,懸點正下方存在一個上弧長為2l0、下弧長為2d0的方向垂直紙面向里的勻強磁場,且d0《L。先將線框拉開到如圖4所示位置,松手后讓線框進入磁場,忽略空氣阻力和摩擦。下列說法正確的是
A.金屬線框進入磁場時感應電流的方向為:abcda
B.金屬線框離開磁場時感應電流的方向為:adcba
C.金屬線框dc邊進入磁場與ab邊離開磁場的速度大小總是相等
D.金屬線框最終將在磁場內做簡諧運動
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,線圈M和線圈P繞在同一鐵芯上。設兩個線圈中的電流方向與圖中所標的電流方向相同時為正。當M中通入下列哪種電流時,在線圈P中能產生正方向的恒定感應電流

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖甲所示,abcd為導體做成的框架,其平面與水平面成θ角.質量為m的導體棒PQ與ab、cd接觸良好,回路的總電阻為R;整個裝置放在垂直于框架平面的變化的磁場中.磁場的磁感應強度變化情況如圖乙所示,PQ始終靜止.關于PQ與ab、cd間摩擦力f在0到t1 s內的變化情況的說法中,有可能正確的是(    )
A.f一直增大
B.f一直減小
C.f先減小后增大
D.f先增大后減小

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