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如图所示,两条间距l=1 m的光滑金属导轨制成倾角37°的斜面和水平面,上端用阻值为R=4 Ω的电阻连接.在斜面导轨区域和水平导轨区域内分别有垂直于斜面和水平面的匀强磁场B1和B2,且B1=B2=0.5 T.ab和cd是质量均为m=0.1 kg,电阻均为r=4 Ω的两根金属棒,ab置于斜面导轨上,cd置于水平导轨上,均与导轨垂直且接触良好.已知t=0时刻起,cd棒在外力作用下开始水平向右运动(cd棒始终在水平导轨上运动),ab棒受到F=0.6-0.2t(N)沿斜面向上的力作用,处于静止状态.不计导轨的电阻.

(1)求流过ab棒的电流Iab随时间t变化的函数关系;
(2)分析并说明cd棒在磁场B2中做何种运动;
(3)t=0时刻起,1 s内通过cd棒的电荷量q为多少?
(4)若t=0时刻起,1.2 s内作用在cd棒上外力做功为W=16 J,则这段时间内电阻R上产生的焦耳热QR多大?
(1)0.4tA (2)v=9.6t m/s的匀加速直线运动 (3)0.4 C (4)1.56 J
(1)ab棒平衡,则F+F=mgsin 37°
又因F=B1Iabl
代入数据得Iab=0.4t A.
(2)cd棒上的电流Icd=2Iab=0.8t A①
电源电动势E=IcdR
cd棒切割磁感线,产生的感应电动势为E=B2lv③
联立①②③得,cd棒的速度v=9. 6t m/s
所以,cd棒做初速度为零的匀加速直线运动.
(3)cd棒的加速度为a=9.6 m/s2
1 s内的位移为x=at2×9.6×12 m=4.8 m
根据
得q=t=C=0.4 C.
(4)t=1.2 s时,cd棒的速度v=at=11.52 m/s
根据动能定理:W-Wmv2-0
得1.2 s内克服安培力做功W=9.36 J
回路中产生的焦耳热Q=W=9.36 J
电阻R上产生的焦耳热QR=Q/6=1.56 J.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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(1)电场强度E的大小和方向;
(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小;
(3)小球从A点运动到N点的时间t.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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(1)磁场的磁感应强度B的大小
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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(1)电荷进入磁场时的速度大小
(2)电场力对电荷做的功
(3)电场强度E与磁感应强度B的比值

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如下图所示,一个带负电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中.现给滑环一个水平向右的瞬时速度,使其由静止开始运动,则滑环在杆上的运动情况可能是(       )
A.始终做匀速运动
B.开始做减速运动,最后静止于杆上
C.先做加速运动,最后做匀速运动
D.先做减速运动,最后做匀速运动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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(1)离子速度v的大小;
(2)离子的比荷q/m;
(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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A.磁场方向垂直纸面向里
B.磁场方向垂直纸面向外
C.磁感应强度大小为
D.在磁场中运动时间为

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