如圖甲所示,間距為L=0.1m的兩平行金屬導(dǎo)軌由光滑的水平部分和粗糙的傾斜部分平滑連接而成,軌道上端通過單刀雙擲開關(guān)K還連接有一個(gè)定值電阻R和電容器C;傾斜部分傾角為θ=37°,Ⅰ區(qū)內(nèi)存在大小為B1=1T、方向垂直傾斜導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng);水平導(dǎo)軌Ⅱ區(qū)內(nèi)存在大小為B2=3T、方向平行導(dǎo)軌平面向左的勻強(qiáng)磁場(chǎng);水平導(dǎo)軌Ⅲ區(qū)內(nèi)存在大小為B3=6T、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m=30g、長度為L的金屬桿ab由磁敏材料做成,其電阻與所處環(huán)境磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān),磁感應(yīng)強(qiáng)度B<2T時(shí),其電阻為零;磁感應(yīng)強(qiáng)度B≥2T,其電阻等于定值電阻R。金屬桿ab與傾斜軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5?,F(xiàn)將單刀雙擲開關(guān)接1,金屬桿ab從靜止釋放后開始做加速度為a=1.5m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),與此同時(shí)開始計(jì)時(shí);4s末,單刀雙擲開關(guān)接2,同時(shí)在水平軌道Ⅱ區(qū)內(nèi)放入一質(zhì)量為2m的“聯(lián)動(dòng)雙桿”(由兩根長度均為L的金屬桿cd和ef,中間用長度為l=0.6m的剛性絕緣桿連接而成,桿cd和ef電阻也都等于定值電阻R),結(jié)果桿ab恰好可以勻速下滑,如圖乙所示;5s末桿ab無能量損失地進(jìn)入水平導(dǎo)軌,在Ⅱ區(qū)與“聯(lián)動(dòng)雙桿”發(fā)生碰撞,碰后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動(dòng)三桿”,“聯(lián)動(dòng)三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)間Ⅲ(區(qū)間Ⅲ的長度等于l)并從中滑出,運(yùn)動(dòng)過程中,桿ab、cd和ef與導(dǎo)軌始終接觸良好,且保持與導(dǎo)軌垂直。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,忽略磁場(chǎng)邊界效應(yīng)。求:
(1)4s末金屬ab的速度大小和剛釋放時(shí)桿中的電流大小;
(2)定值電阻R的大??;
(3)整個(gè)過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。
【考點(diǎn)】導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式;電磁感應(yīng)過程中的能量類問題.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:60引用:3難度:0.4
相似題
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1.半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定,電阻忽略不計(jì)。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)體棒長為L(L>2R),其單位長度電阻值為r。圖(a)中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點(diǎn),t=0時(shí)刻起,從圖示位置以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng),棒始終與速度方向垂直。圖(b)中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點(diǎn),t=0時(shí)刻起,以O(shè)2點(diǎn)為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)過180°,角速度為ω;導(dǎo)體棒掃過整個(gè)環(huán)面時(shí)與環(huán)接觸良好。
(1)分析說明圖(a)中導(dǎo)體棒掃過整個(gè)環(huán)面過程中流過導(dǎo)體棒的電流變化情況;
(2)求圖(b)中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與時(shí)間t的關(guān)系式;
(3)若圖(a)、圖(b)中導(dǎo)體棒掃過整個(gè)環(huán)面所用時(shí)間相同,試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到虛線(圓環(huán)上直徑位置)處,流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。發(fā)布:2024/12/30 1:0:6組卷:98引用:2難度:0.7 -
2.如圖甲所示,在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈?qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=0.2T,區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場(chǎng)的左邊界處的水平面上放置一正方形線框,匝數(shù)n=10,邊長a=1m,線框電阻R=1Ω,質(zhì)量m=1kg。現(xiàn)在線框上作用一水平恒力F,使線框從靜止開始向右進(jìn)入磁場(chǎng)中,已知恒力F的大小為10N,線框與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,整個(gè)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)前已經(jīng)勻速運(yùn)動(dòng),g=10m/s2。當(dāng)線框剛?cè)窟M(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí),磁場(chǎng)即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是( ?。?br />
發(fā)布:2024/12/29 23:30:1組卷:145引用:3難度:0.5 -
3.如圖,空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一正方形閉合金屬線框自磁場(chǎng)上方某處釋放后穿過磁場(chǎng),整個(gè)過程線框平面始終豎直,線框邊長小于磁場(chǎng)區(qū)域上下寬度。以線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),下列描述線框所受安培力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖中,不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:231引用:3難度:0.7