題目列表(包括答案和解析)
如圖所示,水平放置的三條光滑平行金屬導(dǎo)軌abc,相距均為d=1 m,導(dǎo)軌a間橫跨一質(zhì)量為m=1 kg的金屬棒MN,棒與導(dǎo)軌始終良好接觸.棒的電阻r=2 Ω,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì).在導(dǎo)軌bc間接一電阻為R=2 Ω的燈泡,導(dǎo)軌ac間接一理想伏特表.整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)對棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒從靜止開始運(yùn)動(dòng),試求:
(1)若施加的水平恒力F=8 N,則金屬棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為多少?
(2)若施加的水平外力功率恒定,棒達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度為1.5 m/s,則此時(shí)電壓表的讀數(shù)為多少?
(3)若施加的水平外力功率恒為P=20 W,經(jīng)歷t=1 s時(shí)間,棒的速度達(dá)到2 m/s,則此過程中燈泡產(chǎn)生的熱量是多少?
(2)若ab從釋放至其運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)下落的高度為h,此過程中金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?
兩根光滑的足夠長直金屬導(dǎo)軌MN、M′N′平行置于豎直面內(nèi),導(dǎo)軌間距為l,導(dǎo)軌上端接有阻值為R的電阻,如圖所示。質(zhì)量為m、長度也為l、阻值為r的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置,且與導(dǎo)軌保持良好接觸,其他電阻不計(jì)。導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場中,ab由靜止釋放,在重力作用下向下運(yùn)動(dòng),求:
(1)ab運(yùn)動(dòng)的最大速度的大。
(2)若ab從釋放至其運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)下落的高度為h,此過程中金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?
如圖甲所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌間距為l,左側(cè)接一阻值為R的電阻。在MN與PQ之間存在垂直軌道平面的有界勻強(qiáng)磁場,磁場寬度為d。一質(zhì)量為m的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。金屬棒ab受水平力F=(N)的作用,其中x為金屬棒距MN的距離,F與x的關(guān)系如圖乙所示。金屬棒ab從磁場的左邊界由靜止開始運(yùn)動(dòng),通過電壓傳感器測得電阻R兩端電壓隨時(shí)間均勻增大。已知l=1m,m=1kg,R=0.5W,d=1m。問:
(1)金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為多少?并判斷該金屬棒在磁場中做何種運(yùn)動(dòng)。
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少?
(3)若某時(shí)刻撤去外力F后棒的速度v隨位移s的變化規(guī)律滿足(v0為撤去外力時(shí)的速度,s為撤去外力F后的位移),且棒運(yùn)動(dòng)到PQ處時(shí)恰好靜止,則外力F作用的時(shí)間為多少?
(4)在(3)的情況下,金屬棒從MN運(yùn)動(dòng)到PQ的整個(gè)過程中左側(cè)電阻R產(chǎn)生的熱量約為多少?
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