如圖甲所示,MNCD為一足夠長的光滑絕緣斜面,EFGH范圍內(nèi)存在方向垂直斜面的勻強磁場,磁場邊界EF、HG與斜面底邊MN(在水平面內(nèi))平行。一正方形金屬框abcd放在斜面上,ab邊平行于磁場邊界,F(xiàn)使金屬框從斜面上某處由靜止釋放,金屬框從開始運動到cd邊離開磁場的過程中,其運動的v-t圖象如圖乙所示。已知金屬框電阻為R,質(zhì)量為m,重力加速度為g,圖乙中金屬框運動的各個時刻及對應(yīng)的速度均為已知量,求:
(1)斜面傾角的正弦值和磁場區(qū)域的寬度;
(2)金屬框cd邊到達磁場邊界EF前瞬間的加速度;
(3)金屬框穿過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
(1)斜面傾角的正弦值,磁場區(qū)域的寬度;(2),方向沿斜面向上;(3)。
解:(1)由圖乙可知,在0~t1時間內(nèi)金屬框運動的加速度

設(shè)斜面的傾角為θ,由牛頓第二定律有
解得
在t1~2t1時間內(nèi)金屬框勻速進入磁場,則
在2t1~3t1時間內(nèi)金屬框運動位移
則磁場的寬度
(2)(本問共7分)在t2時刻金屬框cd邊到達EF邊界時的速度為v2,設(shè)此時加速度大小為,cd邊切割磁場產(chǎn)生的電動勢
受到的安培力    
由牛頓第二定律
金屬框進入磁場時 
解得 
加速度方向沿斜面向上
(3)(本問共5分)金屬框從t1時刻進入磁場到t2時刻離開磁場的過程中,由功能關(guān)系得

解得 
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,相距為L的兩條足夠長的光滑平行軌道上,平行放置兩根質(zhì)量和電阻都相同的滑桿ab和cd,組成矩形閉合回路.軌道電阻不計,勻強磁場B垂直穿過整個軌道平面.開始時ab和cd均處于靜止狀態(tài),現(xiàn)用一個平行軌道的恒力F向右拉ab桿,則下列說法正確的是(   )       
A.cd桿向左運動
B.cd桿向右運動
C.a(chǎn)b與cd桿均先做變加速運動,后做勻速運動
D.a(chǎn)b與cd桿均先做變加速運動,后做勻加速運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,在虛線空間內(nèi)有一對彼此平行的金屬導(dǎo)軌,寬為,與水平面的夾角為θ,導(dǎo)軌電阻不計。虛線空間內(nèi)分布感應(yīng)強度為B的垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場。導(dǎo)軌的下端接一定值電阻R,上端通過導(dǎo)線與一對豎直放置的平行金屬板相連接,兩板間距為d,其間固定著一光滑絕緣直桿,它與平面也成θ角,桿上套一帶電小球。當一電阻也為R的光滑導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌以速度v勻速下滑時,小球恰好能靜止在絕緣直桿上。則以下說法正確的是  (   )
A.小球帶正電B.小球帶負電
C.小球的比荷為D.小球的比荷為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌由傾斜和水平兩部分平滑(圖中未畫出)連接組成,導(dǎo)軌間距L=1m,傾角θ=450,水平部分處于磁感強度B=1T的勻強磁場中磁場方向豎直向上,磁場左邊界MN與導(dǎo)軌垂直。金屬棒ab質(zhì)量m1=0.2kg,電阻R1=1Ω,金屬棒cd質(zhì)量m2=0.2kg,電阻R2=3Ω,導(dǎo)軌電阻不計,兩棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2。開始時,棒ab放在斜導(dǎo)軌上,與水平導(dǎo)軌高度差h=1m,棒cd放在水平導(dǎo)軌上,距MN距離為S0。兩棒均與導(dǎo)軌垂直,現(xiàn)將ab棒由靜止釋放,取g=10m/s2,求:⑴棒ab運動到MN處的速度大;⑵棒cd運動的最大加速度;⑶若導(dǎo)軌水平部分光滑,要使兩棒不相碰,棒cd距離MN的最小距離S0。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖15所示,正方形導(dǎo)線框邊長為L,質(zhì)量為m,電阻為R。從某一高度豎直落入磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中,磁場寬度亦為L,線框落入磁場時恰好勻速,且勻速通過磁場區(qū)域,則線框自高度h=________由靜止開始下落,線框在磁場中勻速運動的速度是________,穿過磁場區(qū)域所用時間為________,全過程產(chǎn)生的電能為________。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,半徑為L1 =" 2" m的金屬圓環(huán)內(nèi)上、下兩部分各有垂直圓環(huán)平面的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B1 =" 10/π" T.長度也為L1、電阻為R的金屬桿ab,一端處于圓環(huán)中心,另一端恰好搭接在金屬環(huán)上,繞著a端做逆時針方向的勻速轉(zhuǎn)動,角速度為ω =" π/10" rad/s.通過導(dǎo)線將金屬桿的a端和金屬環(huán)連接到圖示的電路中(連接a端的導(dǎo)線與圓環(huán)不接觸,圖中的定值電阻R1 = R,滑片P位于R2的正中央,R2 = 4R),圖中的平行板長度為L2 =" 2" m,寬度為d =" 2" m.當金屬桿運動到圖示位置時,在平行板左邊緣中央處剛好有一帶電粒子以初速度vo =" 0.5" m/s向右運動,并恰好能從平行板的右邊緣飛出,之后進入到有界勻強磁場中,其磁感應(yīng)強度大小為B2 =" 2" T,左邊界為圖中的虛線位置,右側(cè)及上下范圍均足夠大.(忽略金屬桿與圓環(huán)的接觸電阻、圓環(huán)電阻及導(dǎo)線電阻,忽略電容器的充放電時間,忽略帶電粒子在磁場中運動時的電磁輻射等影響,不計平行金屬板兩端的邊緣效應(yīng)及帶電粒子的重力和空氣阻力.提示:導(dǎo)體棒以某一端點為圓心勻速轉(zhuǎn)動切割勻強磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BL2ω/2)試分析下列問題:
(1)從圖示位置開始金屬桿轉(zhuǎn)動半周期的時間內(nèi),兩極板間的電勢差UMN
(2)帶電粒子飛出電場時的速度方向與初速度方向的夾角θ;
(3)帶電粒子在電磁場中運動的總時間t

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

兩金屬桿ab和cd長度,電阻均相同,質(zhì)量分別為M和m,已知M>m。兩根質(zhì)量和電阻均可忽略的不可伸長的柔軟導(dǎo)線將它們連成閉合回路,并懸掛在水平、光滑、不導(dǎo)電的圓棒兩側(cè)。兩金屬桿都處在水平位置,如圖所示。從t=0時刻起,ab和cd開始運動,當運動到t1時刻,在與回路平面相垂直的方向加上一勻強磁場,磁場區(qū)域足夠大,若以豎直向下為速度的正方向,則ab運動的速度隨時間變化的圖象可能是下圖中的(   )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,甲、乙兩圖為勻強磁場垂直放置的兩個金屬框架,甲圖接有一個電阻R、乙圖接有自感系數(shù)為L的線圈,其直流電阻也為R,其他部分兩圖都相同,下列說法正確的是       (   )
A.導(dǎo)體AB以相同的加速度向右做勻加速直線運動且位移相同,則甲圖中外力做功多
B.導(dǎo)體AB以相同的加速度向右做勻加速直線運動且位移相同,則乙圖中外力做功多
C.導(dǎo)體AB以相同的速度向右做勻速直線運動且位移相同,則甲圖中外力做功多
D.導(dǎo)體AB以相同的速度向右做勻速直線運動且位移相同,則乙圖中外力做功多

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(13分)如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ直放置,磁感應(yīng)強度B=0.50T的勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面,導(dǎo)軌的上端MP間連接阻值為R=0.50Ω的電阻,導(dǎo)軌寬度L=0.40m。金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上,現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑,通過傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離h與時間t的關(guān)系如下表所示。(金屬棒ab和導(dǎo)軌電阻不計,g=10m/s2

時 間t/s
0
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
下滑距離h/m
0
0.18
0.60
1.20
1.95
2.80
3.80
4.80
5.80
6.80
 
求:(1)在前0. 4s的時間內(nèi),流過金屬棒ab中的電荷量q;  
(2)金屬棒的質(zhì)量m
(3)在前1.60s的時間內(nèi),電阻R上產(chǎn)生的熱量QR

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