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如图所示,平行金属导轨与水平面间的夹角为,导轨间距为,电阻不计,它与阻值为R的定值电阻相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为B。有一质量为m的导体棒从ab位置由静止平行于斜面向下运动,到达ab′位置时的速度大小为v,滑行的距离为s,导体棒的电阻也为R,与导轨之间的动摩擦因数为
A.上述滑动过程中导体棒受到的最大安培力为
B.上述滑动过程中导体棒做匀加速直线运动
C.上述滑动过程中由于电流做功产生的热量为
D.上述滑动过程中导体棒损失的机械能为mgs
AC

试题分析:导体受到向上的安培力,向上的摩擦力,和向下的重力的分力,在三个力作用下向下做加速运动,随着速度的增大,安培力也在增大,所以在三个力作用下向下做加速运动,当达到平衡后,做匀速运动,故过程中最大的安培力对应的是速度v时,所以有:,A正确,
过程中导体做的不是匀加速直线运动,B错误,
过程中,重力做正功,摩擦力和安培力都做负功,所以有:,解得安培力做功为,C正确,
损失的机械能为安培力做功和摩擦力做功之和,即,即,D错误,
点评:本题属于导体在磁场中平衡的问题,是安培力与力学知识的综合,按照力平衡的解题思路求解,分析受力是关键.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一水平放置的光滑平行导轨上放一质量为m的金属杆,导轨间距为L,导轨的一端连接一阻值为R的电阻,金属杆与导轨的电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面.现给金属杆一个水平向右的初速度,让其自由滑行,导轨足够长,则金属杆滑行过程所受安培力F、运动速度v、加速度a、位移x大致图像正确的是

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

半径为a的右端开口的导体圆环水平固定放置,整个区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,一根直导体杆CD在圆环上以速度做匀速直线运动,圆环和导体杆单位长度电阻均为R0。当导体杆刚好运动到圆环的圆心位置时,求:

(1)导体杆上产生的电动势E
(2)导体杆所受到的安培力大小

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在甲、乙、丙三图中,除导体棒ab棒可动外,其余部分均固定不动,乙图中的电容器C原来不带电,设导体棒、导轨、和直流电源的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计,图中装置均在水平面内,且都处于方向竖直向下的匀强磁场中,导轨足够长,今给导体棒ab一个向右的初速度v0,在甲、乙、丙三种情形下,导体棒ab的最终运动状态是(     )
  
A.三种情形下,导体棒ab最终均做匀速运动
B.乙、丙中,ab棒最终将以相同速度做匀速运动;甲中,ab棒最终静止
C.乙、丙中,ab棒最终将以不同的速度做匀速运动;甲中,ab棒最终静止
D.三种情形下导体棒ab最终均静止

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,有一磁感强度的水平匀强磁场,垂直匀强磁场放置一很长的U型金属框架,框架上有一导体保持与框架边垂直接触、且由静止开始下滑。已知,质量为,电阻为,框架光滑且电阻不计,取,求:

(1)导体下落的最大加速度;
(2)导体下落的最大速度;
(3)导体在最大速度时产生的电功率。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(16分)如下图(a)所示,间距为L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域I内有方向垂直于斜面的匀强磁场,磁感应强度为B,在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场,其磁感应强度Bt的大小随时间t变化的规律如下图(b)所示。t=0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如图位置由静止开始沿导轨下滑,同时下端的另一金属细棒cd在位于区域I内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域Ⅱ的下边界EF处之前,cd棒始终静止不动,两棒均与导轨接触良好。已知ab棒和cd棒的质量均为m、电阻均为R,区域Ⅱ沿斜面的长度为2L,在t=tx时刻(tx未知)ab棒恰进入区域Ⅱ,重力加速度为g
求:
(1)通过cd棒电流的方向和区域I内磁场的方向
(2)当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率和热量
(3)ab棒开始下滑至EF的过程中流过导体棒cd的的电量

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g,下列说法中正确的是(      )

A.P=3mgvsinθ
B.导体棒在速度达到v后做加速度增大的加速运动
C.当导体棒速度达到v时加速度为sinθ
D.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

共有100匝的矩形线圈,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中以角速度ω=10rad/s绕线圈的中心轴旋转。已知线圈的长边a=20cm,短边b=10cm,线圈总电阻为2Ω。求
(1)线圈平面转到什么位置时,线圈受到的电磁力矩最大?最大力矩有多大?
(2)线圈平面转到与磁场方向夹角60°时,线圈受到的电磁力矩。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,宽度为L="0.20" m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上,导轨的一端连接阻值为R=0.9Ω的电阻。在cd右侧空间存在垂直桌面向上的匀强磁场,磁感应强度B="0.50" T。一根质量为m="10" g,电阻r=0.1Ω的导体棒ab垂直放在导轨上并与导轨接触良好。现用一平行于导轨的轻质细线将导体棒ab与一钩码相连,将钩码从图示位置由静止释放。当导体棒ab到达cd时,钩码距地面的高度为h="0.3" m。已知导体棒ab进入磁场时恰做v="10" m/s的匀速直线运动,导轨电阻可忽略不计,取g="10" m/s2

求:(1)导体棒ab在磁场中匀速运动时,闭合回路中产生的感应电流的大小?
(2)挂在细线上的钩码的质量?
(3)求导体棒ab在磁场中运动的整个过程中电阻R上产生的热量?

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