(16分)如圖甲所示,間距為L(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上。在MNPQ矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面向下的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,其中Bt的最大值為2B。現(xiàn)將一根質(zhì)量為M、電阻為R、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬細(xì)棒cd跨放在MNPQ區(qū)域間的兩導(dǎo)軌上并把它按住,使其靜止。在t=0時(shí)刻 ,讓另一根長(zhǎng)也為L(zhǎng)的金屬細(xì)棒ab從CD上方的導(dǎo)軌上由靜止開始下滑,同時(shí)釋放cd棒。已知CF長(zhǎng)度為2L,兩根細(xì)棒均與導(dǎo)軌良好接觸,在ab從圖中位置運(yùn)動(dòng)到EF處的過程中,cd棒始終靜止不動(dòng),重力加速度為g;tx是未知量。求:(1)通過cd棒的電流,并確定MNPQ區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的方向;
(2)當(dāng)ab棒進(jìn)入CDEF區(qū)域后,求cd棒消耗的電功率;(3)求ab棒剛下滑時(shí)離CD的距離。
解:(1)如圖示,cd棒受到重力、支持力和安培力的作用而處于平衡狀態(tài)由力的平衡條件有
BIL=Mgsinθ
得I= Mgsinθ/ BL (2分)
上述結(jié)果說明回路中電流始終保持不變,而只有回路中電動(dòng)勢(shì)保持不變,才能保證電流不變,因此可以知道:在tx時(shí)刻ab剛好到達(dá)CDEF區(qū)域的邊界CD。在0~ tx內(nèi),由楞次定律可知,回路中電流沿abdca方向,再由左手定則可知,MNPQ區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上 (2分)
(2)ab棒進(jìn)入CDEF區(qū)域后,磁場(chǎng)不再發(fā)生變化,在ab、cd和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中,ab相當(dāng)于電源,cd相當(dāng)于外電阻有
P=I2R=(Mgsinθ/ B0L )2R (3分)
(3)ab進(jìn)入CDEF區(qū)域前只受重力和支持力作用做勻加速運(yùn)動(dòng),進(jìn)入CDEF區(qū)域后將做勻速運(yùn)動(dòng)。設(shè)ab剛好到達(dá)CDEF區(qū)域的邊界CD處的速度大小為υ,剛下滑時(shí)離CD的距離為s (1分)
在0~ tx內(nèi):由法拉第電磁感應(yīng)定律有
E1=ΔΦ/Δt=(2B-B)(2L×L)/ tx=2BL2/ tx (2分)
在tx后: E2=BLυ (2分)
E1=E2 (2分)
得υ=2L/tx (1分)
s=(0+υ)tx/2 =L (1分)
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源: 題型:
2π | T |
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科目:高中物理 來源: 題型:
如圖甲所示,間距為L(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上.在MNPQ矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面向下的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示(tx是未知量),Bt的最大值為2B.現(xiàn)將一根質(zhì)量為m、電阻為R、長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬細(xì)棒cd跨放在MNPQ區(qū)域間的兩導(dǎo)軌上,并把它按住,使其靜止.在t=O時(shí)刻,讓另一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬細(xì)棒ab(其電阻Rx是未知量)從CD上方的導(dǎo)軌上由靜止開始下滑,同時(shí)釋放cd棒。已知CF長(zhǎng)度為2L,兩根細(xì)棒均與導(dǎo)軌良好接觸,在ab從圖中位置運(yùn)動(dòng)到EF處的過程中,cd棒始終靜止不動(dòng),重力加速度為g.
(1)求上述過程中cd棒消耗的電功率,并確定MNPQ區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的方向.
(2) ab棒質(zhì)量
(3)確定未知量Rx及tx的值.
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科目:高中物理 來源:2012屆四川省高三高考極限壓軸理科綜合物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題
(20分)如圖甲所示,間距為 L、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為 q的斜面上。在 MNPQ矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B;在 CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于斜面向下的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度 Bt 隨時(shí)間 t變化的規(guī)律如圖乙所示,其中 Bt的最大值為 2B,F(xiàn)將一根質(zhì)量為 M、電阻為 R、長(zhǎng)為 L的金屬細(xì)棒 cd跨放在 MNPQ區(qū)域間的兩導(dǎo)軌上并把它按住,使其靜止。在 t=0 時(shí)刻,讓另一根長(zhǎng)也為 L的金屬細(xì)棒 ab從 CD上方的導(dǎo)軌上由靜止開始下滑,同時(shí)釋放 cd棒。已知 CF長(zhǎng)度為 2L,兩根細(xì)棒均與導(dǎo)軌良好接觸,在 ab從圖中位置運(yùn)動(dòng)到 EF處的過程中,cd棒始終靜止不動(dòng),重力加速度為 g;tx是未知量。
(1)求通過 cd棒的電流,并確定 MN PQ區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的方向;
(2)當(dāng) ab棒進(jìn)入 CDEF區(qū)域后,求 cd棒消耗的電功率;
(3)求 ab棒剛下滑時(shí)離 CD的距離。
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