如圖所示，光滑、平行金屬導軌由傾斜部分和水平部分組成，間距為L，兩部分平滑連接，傾斜部分MP、NQ與水平面的夾角為θ，處在垂直傾斜導軌平面向下、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，左端通過雙刀單擲開關(guān)K與匝數(shù)為N、橫截面積為S、電阻為r的線圈相連，線圈內(nèi)有方向垂直于線圈橫截面向下且磁感應(yīng)強度B0隨時間均勻變化的磁場；導軌水平部分PE、QF被均分為四個區(qū)域，其中第I、Ⅲ區(qū)域內(nèi)有方向垂直導軌平面向下、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，第Ⅱ、Ⅳ區(qū)域內(nèi)無磁場，水平導軌長為4d；E、F間連接阻值為R的定值電阻。接通開關(guān)K后，垂直傾斜導軌放置的金屬棒ab恰好靜止在距離水平軌道高h處；斷開開關(guān)K，金屬棒ab將開始下滑，假設(shè)金屬棒始終與導軌垂直且與導軌接觸良好，不計空氣阻力和導軌電阻，已知金屬棒ab質(zhì)量為m、電阻為R、長度為L，重力加速度為g。
（1）判斷B0是增加還是減小，并求出其磁感應(yīng)強度隨時間的變化率的大小。
（2）若金屬棒ab下滑至PQ時的速度為v0，求下滑過程中流過電阻R的電荷量q及電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。
（3）若金屬棒ab最終恰好停在第Ⅲ區(qū)域的右邊界處，試畫出金屬棒ab從第Ⅰ區(qū)域左邊界到第Ⅲ區(qū)域右邊界的運動過程中電阻R兩端的電壓u與金屬棒ab位移x的關(guān)系圖象并寫出相應(yīng)的推導過程。（以邊界PQ的位置為坐標原點，并標出圖線關(guān)鍵點相應(yīng)的值）
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：21引用：1難度：0.5
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1．如圖所示，電阻不計的光滑金屬導軌由直窄軌AB、CD以及直寬軌EF、GH組合而成，窄軌和寬軌均處于同一水平面內(nèi)，AB、CD等長且與EF、GH均相互平行，BE、GD等長、共線，且均與AB垂直，窄軌間距為，寬軌間距為L。窄軌和寬軌之間均有豎直向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。由同種材料制成的相同金屬直棒a、b始終與導軌垂直且接觸良好，棒長為L、質(zhì)量為m、電阻為R。初始時b棒靜止于導軌EF段某位置，a棒從AB段某位置以初速度v0向右運動，且a棒距窄軌右端足夠遠，寬軌EF、GH足夠長。下列判斷正確的是（ ?。?/h2>L2發(fā)布：2024/12/20 1:30:2組卷：335引用：3難度：0.3 -
2．如圖所示，兩水平虛線間存在垂直于紙面方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，邊長為h的正方形導體框由虛線1上方無初速度釋放，在釋放瞬間ab邊與虛線1平行且相距h。已知導體框的質(zhì)量為m,總電阻為r,重力加速度為g,cd邊與兩虛線重合時的速度大小均為v=，忽略空氣阻力，導體框在運動過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，則（ ?。?/h2>2gh2發(fā)布：2024/12/19 8:30:1組卷：346引用：2難度：0.4 -
3．某校物理學習興趣小組對英國偉大的物理學家法拉第幾十年如一日地研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的精神十分欽佩，在學習電磁感應(yīng)一章的內(nèi)容后，設(shè)計了如圖甲所示的簡單裝置來研究電磁感應(yīng)的相關(guān)知識，圖中光滑金屬導軌ab、ac成37°角固定放置在水平面上，在導軌上放置一根質(zhì)量為m的金屬桿，與導軌交于M、N兩點，且MN間的距離為L0，導軌和金屬桿是用同種材料制成的，單位長度的電阻均為R0。整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。在外力作用下，導體棒由MN處運動到虛線位置（導體棒和ac始終保持垂直），該過程中導體棒的速度的倒數(shù)隨位移變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，在這個運動過程中（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/20 12:0:2組卷：76引用：1難度：0.4
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