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如图所示,两根正对的距离为l的平行金属直轨道MN、M'N'位于同一水平面上,两端M、M'之间接一阻值为R的定值电阻,N、N'端与两条位于竖直面内的半径均为R0的半圆形光滑金属轨道NP、N'P'平滑连接,直轨道的右侧处于竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场区域的宽度为s,且其右边界与NN'重合,现有一质量为m、电阻为r的导体杆ab静止在距磁场的左边界为s处。在与杆垂直的水平向右恒力F的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场右边界时撤去F,结果导体杆ab恰好能以最小的速度通过半圆形轨道的最高点PP'。已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数为μ,轨道的电阻可忽略不计,重力加速度为g,求:
(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;
(2)导体杆穿过磁场的过程中,整个电路中产生的焦耳热。
解:(1)设导体杆在F的作用下运动至磁场左边界时的速度为v1,根据动能定理有:

导体杆在进入磁场时产生的感应电动势E=Blv1
此时通过导体杆上的电流大小

根据右手定则可知,电流方向由b指向a
(2)设导体杆离开磁场时的速度大小为v2,运动到圆轨道最高点的速度大小为v1,因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点,对导体杆在轨道最高点时根据牛顿第二定律有
导体杆从NN'运动至PP'的过程,根据机械能守恒定律有

导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能

此过程电路中产生的焦耳热为
 
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?西城区三模)[选做题]]如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M?N?位于同一水平面上,两轨道之间的距离 l=0.50m.轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为 R0=0.50m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN′重合.现有一质量 m=0.20kg、电阻 r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处.在与杆垂直的水平恒力 F=2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数 μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取 g=10m/s2,求:
(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;
(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量;
(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热.

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如图所示,两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上,两轨道间距离l=0.50m.直轨道左端接一定值电阻R1=0.40Ω,直轨道右端与竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接,两半圆轨道的半径均为r=0.5m.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.6T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=l.0m,且其右边界与NN′重合.有一质量m=0.20kg、电阻R2=0.lΩ的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处.现用一水平恒力F拉动ab杆,F=2.0N,当ab杆运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取g=l0m/s2,求:
(1)导体杆刚进入磁场时,导体杆的速度和加速度大小;
(2)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热.

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(2012?资阳三模)如图所示,两根正对的距离为L=1m的平行金属直物直MN、M’、N'位于同一水平面上,两端M、M’之间接一阻值为R=4Ω的定值电阻,NN’端与两条位于竖直平面内的半径均为Ro=0.4m的半圆形光滑金属习口直NP,N'P’平滑连接直轨道的右侧处于竖直向下、磁感应强度为B=1T的匀强磁场中,磁场区域的宽度为s=0.5m,且其右边界与NN’重合.现有一质量为m=lkg,电阻为r=1Ω的一导体杆ab静止在距磁场的左边界也为s处.在与杆垂直的,水平向右且大小为38N的恒力F作用下ab杆开始运动.当运动至磁场右边界时撤去F,结果导休杆ab恰好能以最小的速度通过半圆形习U首的最高点PP'.已知导体杆ab在运动过程中与辆连接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数为μ=02,轨道的电阻可忽略不计,重力加速度g取l Om/s2,求:
(1)ab刚进入磁场时杆中电流的大小和方向;
(2)ab穿过磁场的过程中,通过ab杆的电量;
(3)ab穿过磁场的过程中,ab杆损失的机械能和电阻R上产生的焦耳热.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,两根正对的距离为l的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上,两端M、M′之间接一阻值为R的定值电阻,NN′端与两条位于竖直面内的半径均为R0的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接.直轨道的右侧处于竖直向下、就磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场区域的宽度为s,且其右边界与NN′重合.现有一质量为m、电阻为r的导体杆ab静止在距磁场的左边界为s处.在与杆垂直的水平向右恒立F的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场右边界时撤去F,结果导体杆ab恰好能以最小的速度通过半圆形轨道的最高点PP′.已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数为μ,轨道的电阻可忽略不计,重力加速度为g,求:
(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;
(2)导体杆穿过磁场的过程中,整个电路中产生的焦耳热.

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(18分)如图所示,两根正对的平行金属直轨道MNM´N´位于同一水平面上,两轨道之间的距离l=0.50m。轨道的MM´端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻,NN´端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NPN´P´平滑连接,两半圆轨道的半径均为R0=0.50m。直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64 T的匀强磁场中,磁场区域的宽度d=0.80m,且其右边界与NN´重合。现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处。在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP´。已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取g=10m/s2,求:

(1)导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;

(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量;

(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。

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