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如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为...

如图所示,两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。导体棒a与b的质量均为m,电阻值分别为Ra=R,Rb=2R。b棒放置在水平导轨上足够远处,a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g。

(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向;

(2)求最终稳定时两棒的速度大小;

(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,求b棒上产生的内能。

 

(1) 方向水平向左;(2)(3)。 【解析】 试题分析:(1)设a棒刚进入磁场时的速度为v,从开始下落到进入磁场 根据机械能守恒定律 (1分) a棒切割磁感线产生感应电动势E = BLv (1分) 根据闭合电路欧姆定律 (1分) a棒受到的安培力F = BIL(1分) 联立以上各式解得 方向水平向左(1分) (注:或方向与速度方向相反。若方向错或没答方向均扣1分) (2)设两棒最后稳定时的速度为v ′, 从a棒开始下落到两棒速度达到稳定,它们之间存在相互作用力,根据水平方向的动量守恒得 mv = 2m v ′(2分) 解得(1分) (3)设a棒产生的内能为Ea ,b棒产生的内能为Eb 根据能量守恒定律 (1分) 两棒串联内能与电阻成正比 Eb = 2Ea(1分) 解得(1分) 考点:电磁感应,欧姆定律,机械能守恒,动量守恒。 【名师点晴】当a棒刚进入磁场切割磁感线时,产生的安培力向左,感应电流通过b导体后,磁场对b导体的安培力方向向右,故a棒做减速运动,b棒做加速运动,一至等到二棒的速度相等时,此时二棒产生的感应电动势相等,电路中的电流为0,安培力为0,故二导体做匀速直线运动,这个过程是变力在做功,故不能对单个导体运用牛顿运动定律解决,需要用到动量守恒。  
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考点分析:
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某探究小组做验证力的平行四边形定则实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在桌面上,如图(a)所示.将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分除外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长.

(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出.测力计的示数如图(b)所示,F的大小为_______N.

(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点,此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2NF2=5.6N.

(i)用5mm长度的线段表示1N的力,以O点为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F

(ii)F的大小为______N,F与拉力F的夹角的正切值为______

F与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则.

 

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一圆环形铝质金属圈(阻值不随温度变化)放在匀强磁场中,设第1s内磁感线垂直于金属圈平面(即垂直于纸面)向里,如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,那么第3s内金属圈中(        )

A.感应电流逐渐增大,沿逆时针方向

B.感应电流恒定,沿顺时针方向

C.圆环各微小段受力大小不变,方向沿半径指向圆心

D.圆环各微小段受力逐渐增大,方向沿半径指向圆心

 

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如图所示,A、B两物体质量分别为mA、mB,且mA>mB,置于光滑水平面上,相距较远.将两个大小均为F的力,同时分别作用在A、B上经过相同距离后,撤去两个力,两物体发生碰撞并粘在一起后将(  )

A. 停止运动    B. 向左运动    C. 向右运动    D. 运动方向不能确定

 

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空间有平行于纸面的匀强电场,一电荷量为—q的质点(重力不计),在恒定拉力F的作用下沿虚线由M匀速运动到N,如图所示,已知力FMN间夹角为θMN间距离为d,则(   )

A. MN两点的电势差为

B. 匀强电场的电场强度大小为

C. 带电小球由M运动到N的过程中,电势能减少了

D. 若要使带电小球由NM做匀速直线运动,则F必须反向

 

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如图所示在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道半径OA水平、OB竖直一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP2R重力加速度为g则小球从PB的运动过程中(  )

A. 重力做功2mgR    B. 机械能减少mgR

C. 合外力做功mgR    D. 克服摩擦力做功mgR

 

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