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如图所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导...

如图所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨上端跨接一阻值为R的电阻(导轨电阻不计)。两金属棒a和b的电阻均为R,质量分别为,它们与导轨相连,并可沿导轨无摩擦滑动。闭合开关S,先固定b,用一恒力F向上拉,稳定后a以的速度匀速运动,此时再释放b,b恰好保持静止,设导轨足够长,取

(1)求拉力F的大小;

(2)若将金属棒a固定,让金属棒b自由滑下(开关仍闭合),求b滑行的最大速度

(3)若断开开关,将金属棒a和b都固定,使磁感应强度从B随时间均匀增加,经0.1s后磁感应强度增到2B时,a棒受到的安培力正好等于a棒的重力,求两金属棒间的距离h。

 

(1)0.4N(2)5m/s (3) 【解析】(1)a棒匀速运动, b棒静止 (2)当a匀速运动时 解得 ① 当b匀速运动时: ② ①②式联立得 (3) 2BIL= 由①式得 得  
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考点分析:
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一有界匀强磁场区域如图甲所示,质量为m、电阻为R的长方形矩形线圈abcd边长分别为L和2L,线圈一半在磁场内,一半在磁场外,磁感强度为B0t=0时刻磁场开始均匀减小,线圈中产生感应电流,在磁场力作用下运动,v-t图象如图乙,图中斜向虚线为过0点速度图线的切线,数据由图中给出,不考虑重力影响。

⑴磁场磁感强度的变化率。

t3时刻回路电功率。

 

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如图(A)所示,固定于水平桌面上的金属架cdef,处在一竖直向下的匀强磁场中,磁感强度的大小为B0,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦地滑动,此时adeb构成一个边长为l的正方形,金属棒的电阻为r,其余部分的电阻不计。从t=0的时刻起,磁场开始均匀增加,磁感强度变化率的大小为kk=)。求:

(1)用垂直于金属棒的水平拉力F使金属棒保持静止,写出F的大小随时间t变化的关系式。

(2)如果竖直向下的磁场是非均匀增大的(即k不是常数),金属棒以速度v0向什么方向匀速运动时,可使金属棒中始终不产生感应电流,写出该磁感强度Bt随时间t变化的关系式。

(3)如果非均匀变化磁场在0—t1时间内的方向竖直向下,在t1t2时间内的方向竖直向上,若t=0时刻和t1时刻磁感强度的大小均为B0,且adeb的面积均为l2。当金属棒按图(B)中的规律运动时,为使金属棒中始终不产生感应电流,请在图(C)中示意地画出变化的磁场的磁感强度Bt随时间变化的图像(t1-t0=t2-t1<

 

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如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ。整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面且向上的匀强磁场中。AC端连有阻值为R的电阻。若将一质量为M、垂直于导轨的金属棒EF在距BD端s处由静止释放,则棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段。现用大小为F、方向沿斜面向上的恒力把金属棒EF从BD位置由静止推至距BD端s处,此时撤去该力,金属棒EF最后又回到BD端。求:

(1)金属棒下滑过程中的最大速度,有多少电能转化成了内能?(金属棒及导轨的电阻不计)

(2)金属棒棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中,有多少电能转化成了内能?

 

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如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成  半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场Bt),如图(b)所示,两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧底端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g

⑴问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?

⑵求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。

⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。

 

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如图所示,竖直向上的匀强磁场在初始时刻的磁感应强度B0=0.5T,并且以=1T/s在增加,水平导轨的电阻和摩擦阻力均不计,导轨宽为0.5m,左端所接电阻R=0.4Ω。在导轨上l=1.0m处的右端搁一金属棒ab,其电阻R0=0.1Ω,并用水平细绳通过定滑轮吊着质量为M=2kg的重物,欲将重物吊起,问:

(1)感应电流的方向(请将电流方向标在本题图上)以及感应电流的大小;

(2)经过多长时间能吊起重物。

 

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