電磁軌道炮是利用電流和磁場(chǎng)的作用使炮彈獲得超高速度,電磁軌道炮示意圖如圖甲所示,直流電源電動(dòng)勢(shì)為E,電容器的電容為C,兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L,電阻不計(jì),炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒ab,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài),并與導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),不計(jì)電容器放電電流引起的磁場(chǎng)影響。
(1)求電容器充電結(jié)束后所帶的電荷量Q;
(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出電容器兩極間電勢(shì)差u隨電荷量q變化的u-q圖像。類比直線運(yùn)動(dòng)中由v-t圖像求位移的方法,求兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能Ep;
(3)開關(guān)由1撥到2后,電容器中儲(chǔ)存的電能部分轉(zhuǎn)化為炮彈的動(dòng)能。從微觀角度看,導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便,可認(rèn)為導(dǎo)體棒ab中的自由電荷為正電荷。我們知道,洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功。那么,導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢?請(qǐng)結(jié)合圖丙分析說明其原理。
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的電路類問題;導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)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:104引用:2難度:0.5
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1.如圖所示,兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌間距為l,導(dǎo)軌之間接有電阻R,阻值為r的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持接觸良好,整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?,F(xiàn)使金屬棒ab以速度v在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.金屬棒ab中的感應(yīng)電流方向由a到b B.金屬棒ab中的感應(yīng)電流逐漸減小 C.金屬棒ab所受的安培力的大小為 B2l2vRD.金屬棒ab兩端的電壓為 BlvRR+r發(fā)布:2024/12/17 3:0:1組卷:345引用:1難度:0.7 -
2.如圖所示,兩根足夠長的平行光滑金屬軌道通過絕緣導(dǎo)線交叉相連,間距相同,軌道處于水平面內(nèi),分別處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在兩根軌道上垂直軌道靜止放置三根相同的金屬棒。已知三根金屬棒接入電路的電阻均為R、質(zhì)量均為m,導(dǎo)軌間距為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,不計(jì)軌道的電阻及金屬棒之間的作用力,金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)碰撞,也沒有跨過導(dǎo)線交叉處,下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.撤去ab棒,給ef棒向右的初速度v0,cd棒最終的速度為 v02B.固定ef棒,同時(shí)給ab、cd棒一個(gè)向右的初速度v0,最終在cd棒上產(chǎn)生的焦耳熱為 mv203C.固定ab和ef棒,給cd棒一個(gè)向右的初速度v0,最終cd棒的位移為 3mv0R2B2L2D.固定ab和cd棒,給ef棒施加水平向右的恒力F,最終ef棒的速度為 2RF3B2L2發(fā)布:2024/12/16 3:30:1組卷:100引用:2難度:0.5 -
3.如圖所示,abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l,bc間電阻為R,其它部分電阻不計(jì)。導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。金屬桿放置在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌的接觸點(diǎn)為M、N。并與導(dǎo)軌成θ角,金屬桿以ω的角速度繞N點(diǎn)由圖示位置逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到與導(dǎo)軌ab垂直。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中金屬桿與導(dǎo)軌始終接觸良好,金屬桿電阻忽略不計(jì),則在金屬桿轉(zhuǎn)動(dòng)過程中( ?。?br />
A.M、N兩點(diǎn)電勢(shì)相等 B.金屬桿中感應(yīng)電流的方向由M流向N C.電路中感應(yīng)電流的大小始終為 Bl2ω2RD.電路中通過的電荷量為 Bl2Rtanθ發(fā)布:2024/12/19 11:30:1組卷:372引用:3難度:0.5
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