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如图所示,平行导轨置于同一水平面上,导轨间距为L,左端接电阻R。导轨内存在竖直向...

如图所示,平行导轨置于同一水平面上,导轨间距为L,左端接电阻R。导轨内存在竖直向上的磁感应强度为B的有界匀强磁场,其边界MNPQ为一个边长为a的正方形,正方形的边与导轨成45°。以M点为原点,沿MPx轴。一根质量为m的光滑金属杆(电阻忽略不计)垂直搁在导轨上,在沿x轴拉力F的作用下,从M点处以恒定速度v沿x轴正方向运动。问:

(1)金属杆在何处产生的感应电流最大,并求出最大感应电流Im,在图中电阻R上标出感应电流方向;

(2)请计算说明金属杆运动过程中拉力F与位置坐标x的关系。

 

(1) ;感应电流方向如图;(2)当 时, ;当, 时, ;当 时,F=0 【解析】(1)由题意可知,金属杆在QN处即时 (1分) 此时感应电动势εm为:εm=BLQNv=Bav (2分) 感应电流Im为:Im== (1分) 感应电流方向如右图(1分) (2)由题意可知金属杆移动位移即为x, 安培力FAx=BIxLx (1分) 所以FAx= (1分) 当0≤x≤a时:(1分) Lx=2x 拉力F等于安培力FA,即F=FA== (2分) 当a≤x≤a时:(1 分) 拉力F等于安培力FA,即F=FA= (2分) 当x>a时:(1分)Lx=0 拉力 F=FA=0 (2分)  
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(1)小球所受的空气阻力是多大?

(2)通过计算完成2s后的速度-时间图像。

 

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(1)在此实验操作过程中注射器内的气体分子平均动能如何变化? ______________,因为___________________________________________________(请简述理由)。

(2)仔细观察不难发现,该图线与玻意耳定律不够吻合,造成这一现象的可能原因是________________________________________________________

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