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如图所示,两根足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角α=30°,导轨光滑且...

如图所示,两根足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角α=30°,导轨光滑且电阻不计,导轨处在垂直导轨平面向上的有界匀强磁场中.两根完全相同的细金属棒ab和cd,电阻均为R=2Ω、质量均为m=0.2kg,垂直导轨并排靠紧的放置在导轨上,与磁场上边界距离为x=1.6m,有界匀强磁场宽度为3x.先将金属棒ab由静止释放,金属棒ab刚进入磁场就恰好做匀速运动,此时立即由静止释放金属棒cd,金属棒cd在出磁场前已做匀速运动.两金属棒在下滑过程中与导轨接触始终良好,取重力加速度g=10m/s2.求:

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(1)金属棒ab刚进入磁场时的速度v;

(2)金属棒ab刚进入磁场时棒中电流I;

(3)两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q.

 

(1)金属棒ab刚进入磁场时棒的速度是4m/s; (2)金属棒ab刚进入磁场时棒中电流是1A; (3)两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q为8J. 【解析】 试题分析:(1)对导体棒进入磁场前过程运用动能定理列式求解金属棒的速度; (2)然后根据平衡条件、安培力公式、切割公式、欧姆定律列式求解; (3)分第一根导体棒穿过磁场和第二个根导体棒穿过磁场过程(两个导体棒都在磁场中时,两个棒的速度相同,无感应电流,无电热)进行讨论,第二根离开磁场过程根据动能定理列式求解. 【解析】 (1)由机械能守恒定律得: mg•xsin α=mv2 解得:v==4 m/s (2)ab进入磁场恰好匀速则产生的电动势: E=BLv ① 感应电流: ② 由矢量平衡得:BLv=mgsinα ③ 联立①②③解得:I=1A (3)方法一:金属棒ab在磁场中(金属棒cd在磁场外)回路产生的焦耳热为: Q1=mg•2xsin α=3.2 J 金属棒ab、金属棒cd都在磁场中运动时,回路不产生焦耳热,金属棒ab刚离开磁场时,金属棒cd的速度为: 得: 金属棒cd离开磁场前已经匀速的速度: 金属棒cd在磁场中(金属棒ab在磁场外),金属棒cd的初速度为,末速度为,由动能定理得: mg•2xsin α﹣W安=m()2﹣m()2 Q2=W安=mg•3xsin α=4.8 J Q=Q1+Q2=8 J 方法二: 两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q等于两棒损失的机械能: Q=mg•2xsin α+mg•3xsin α=mg•5xsin α=8J 答:(1)金属棒ab刚进入磁场时棒的速度是4m/s; (2)金属棒ab刚进入磁场时棒中电流是1A; (3)两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q为8J. 【点评】本题关键是明确两个棒的运动过程,然后运用运动学公式、动能定理、法拉第电磁感应定律等列式求解.  
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考点分析:
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如图所示的直角坐标系第 I、I I象限内存在方向向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.5T,处于坐标原点O的放射源不断地放射出比荷满分5 manfen5.com=4×106C/kg的正离子,不计离子之间的相互作用.

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(1)求离子在匀强磁场中运动周期;

(2)若某时刻一群离子自原点O以不同速率沿x轴正方向射出,求经过满分5 manfen5.com×10﹣6s时间这些离子所在位置构成的曲线方程;

(3)若离子自原点O以相同的速率v0=2.0×106m/s沿不同方向射入第 I象限,要求这些离子穿过磁场区域后都能平行于y轴并指向y轴正方向运动,则题干中的匀强磁场区域应怎样调整(画图说明即可)?并求出调整后磁场区域的最小面积.

 

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如图所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R=3Ω的电阻.导轨相距d=1m,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感强度B=0.5T.质量为m=0.1kg,电阻为r=lΩ的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于 MN的恒力F=1N向右拉动CD.CD受摩擦阻力f恒为0.5N.求

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(1)CD运动的最大速度是多少?

(2)当CD到最大速度后,电阻R消耗的电功率是多少?

(3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度是多少?

 

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为测定一节干电池的电动势和内阻.现提供如下仪器:

A.电压表满分5 manfen5.com(量程2V,内阻约8kΩ)

B.电流表满分5 manfen5.com(量程0.6A,内阻rA=0.8Ω)

C.滑动变阻器(0﹣20Ω)

D.开关

E.若干导线

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①为准确测定干电池的电动势和内阻,应选择图      (选填“甲”或“乙”);

②闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调至      端.(选填“左”或“右”)

③移动变阻器的滑片,得到几组电压表和电流表的示数,描绘成如图丙所示的U﹣I图象.从图线的截距得出干电池的电动势为1.40V的理论依据是     

④利用图丙可得到干电池的内阻为      Ω(保留两位有效数字).

 

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如图所示器材可用来研究电磁感应现象及确定感应电流方向.

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(1)在给出的实物图中,用实线作为导线将实验仪器连成实验电路.

(2)线圈L1和L2的绕向一致,将线圈L1插入L2中,合上开关.能使L2中感应电流的流向与L1中电流的流向相同的实验操作是     

A.插入软铁棒

B.拔出线圈L1

C.增大接人电路中的滑动变阻器的阻值

D.断开开关.

 

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如图甲所示,某空间存在着足够大的匀强磁场,磁场沿水平方向.磁场中有A、B两个物块叠放在一起,置于光滑水平面上.物块A带正电,物块B不带电且表面绝缘.在t=0时刻,水平恒力F作用在物块B上,物块A、B由静止开始做加速度相同的运动.在物块A、B一起运动的过程中,图乙反映的可能是(  )

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A.物块A所受洛伦兹力大小随时间t变化的关系

B.物块A对物块B的摩擦力大小随时间t变化的关系

C.物块A对物块B的压力大小随时间t变化的关系

D.物块B对地面压力大小随时间t变化的关系

 

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