題目列表(包括答案和解析)
如圖所示,電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP放置在水平面內(nèi),MO間接有阻值為R=3Ω的電阻.導(dǎo)軌相距d=lm,其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感強(qiáng)度B=0.5T.質(zhì)量為m=0.1kg,電阻為r=lΩ的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置,并接觸良好.用平行于 MN的恒力F=1N向右拉動CD。CD受摩擦阻力f恒為0.5N.求
【小題1】CD運(yùn)動的最大速度是多少?
【小題2】當(dāng)CD的速度為最大速度的一半時,CD的加速度是多少?
如圖所示,小燈泡的規(guī)格為“2V、4W”,連接在光滑水平導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)軌相距0.1m,電阻不計(jì),金屬棒ab垂直擱置在導(dǎo)軌上,電阻1Ω,整個裝置處于磁感強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場中,求:
【小題1】為使小燈正常發(fā)光,ab的滑行速度多大?
【小題2】拉動金屬棒ab的外力的功率多大?
如圖所示,MN、PQ為相距L=0.2 m的光滑平行導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為θ=30°,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1 T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中,在兩導(dǎo)軌的M、P兩端接有一電阻為R=2 Ω的定值電阻,回路其余電阻不計(jì).一質(zhì)量為m=0.2 kg的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好.今平行于導(dǎo)軌在導(dǎo)體棒的中點(diǎn)對導(dǎo)體棒施加一作用力F,使導(dǎo)體棒從ab位置由靜止開始沿導(dǎo)軌向下勻加速滑到底端,滑動過程中導(dǎo)體棒始終垂直于導(dǎo)軌,加速度大小為a=4 m/s2,經(jīng)時間t=1 s滑到cd位置,從ab到cd過程中電阻發(fā)熱為Q=0.1 J,g取10 m/s2.求:
【小題1】到達(dá)cd位置時,對導(dǎo)體棒施加的作用力;
【小題2】導(dǎo)體棒從ab滑到cd過程中作用力F所做的功.
如圖所示,MN、PQ為相距L=0.2 m的光滑平行導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與水平面夾角為θ=30°,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1 T、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中,在兩導(dǎo)軌的M、P兩端接有一電阻為R=2 Ω的定值電阻,回路其余電阻不計(jì).一質(zhì)量為m=0.2 kg的導(dǎo)體棒垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好.今平行于導(dǎo)軌在導(dǎo)體棒的中點(diǎn)對導(dǎo)體棒施加一作用力F,使導(dǎo)體棒從ab位置由靜止開始沿導(dǎo)軌向下勻加速滑到底端,滑動過程中導(dǎo)體棒始終垂直于導(dǎo)軌,加速度大小為a=4 m/s2,經(jīng)時間t=1 s滑到cd位置,從ab到cd過程中電阻發(fā)熱為Q=0.1 J,g取10 m/s2.求:
【小題1】到達(dá)cd位置時,對導(dǎo)體棒施加的作用力;
【小題2】導(dǎo)體棒從ab滑到cd過程中作用力F所做的功.
如圖所示,在水平面上固定一光滑金屬導(dǎo)軌HGDEF,EF∥GH,DE=EF=DG=GH=EG=L.一質(zhì)量為m足夠長導(dǎo)體棒AC垂直EF方向放置于在金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r.整個裝置處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中.現(xiàn)對導(dǎo)體棒AC施加一水平向右的外力,使導(dǎo)體棒從D位置開始以速度v0沿EF方向做勻速直線運(yùn)動,導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸.
【小題1】求導(dǎo)體棒運(yùn)動到FH位置,即將離開導(dǎo)軌時,FH兩端的電勢差.
【小題2】關(guān)于導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中回路產(chǎn)生感應(yīng)電流,小明和小華兩位同學(xué)進(jìn)行了討論.小明認(rèn) 為導(dǎo)體棒在整個運(yùn)動過程中是勻速的,所以回路中電流的值是恒定不變的;小華則認(rèn) 為前一過程導(dǎo)體棒有效切割長度在增大,所以電流是增大的,后一過程導(dǎo)體棒有效切 割長度不變,電流才是恒定不變的.你認(rèn)為這兩位同學(xué)的觀點(diǎn)正確嗎?請通過推算證 明你的觀點(diǎn).
【小題3】求導(dǎo)體棒從D位置運(yùn)動到EG位置的過程中,導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱.
1.B.提示:將圓環(huán)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)電源模型,如圖
2.CD 3.AD
4.Q=IΔt=或Q=
5.(1)3.2×10-2 N (2)1.28×10-2 J
提示:將電路轉(zhuǎn)換為直流電路模型如圖.
6.(1)電壓表 理由略
(2)F=1.6 N (3)Q=
7.(1)如圖所示,當(dāng)EF從距BD端s處由靜止開始滑至BD的過程中,受力情況如圖所示.安培力:F安=BIl=B
根據(jù)牛頓第二定律:a= ①
所以,EF由靜止開始做加速度減小的變加速運(yùn)動.當(dāng)a=0時速度達(dá)到最大值vm.
由①式中a=0有:Mgsinθ-B
vm=
(2)由恒力F推至距BD端s處,棒先減速至零,然后從靜止下滑,在滑回BD之前已達(dá)最大速度vm開始勻速.
設(shè)EF棒由BD從靜止出發(fā)到再返回BD過程中,轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為ΔE.根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒定律:
Fs-ΔE=Mvm2 ③
ΔE=Fs-M()2 ④
8.(1)每半根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為
E1=Bl=Bl2ω=×0.4×103×(0.5)2 V=50 V.
(2)兩根棒一起轉(zhuǎn)動時,每半根棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相同、方向相同(從邊緣指向中心),相當(dāng)于四個電動勢和內(nèi)阻相同的電池并聯(lián),得總的電動勢和內(nèi)電阻
為E=E1=50 V,r=R0=0.1 Ω
當(dāng)電鍵S斷開時,外電路開路,電流表示數(shù)為零,電壓表示數(shù)等于電源電動勢,為50 V.
當(dāng)電鍵S′接通時,全電路總電阻為
R′=r+R=(0.1+3.9)Ω=4Ω.
由全電路歐姆定律得電流強(qiáng)度(即電流表示數(shù))為
I= A=
此時電壓表示數(shù)即路端電壓為
U=E-Ir=50-12.5×0.1 V=48.75 V(電壓表示數(shù))
或U=IR=12.5×3.9 V=48.75 V
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