如圖所示，固定平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角均為α，導(dǎo)軌間距為L，電阻不計且足夠長，導(dǎo)軌上相隔為d的平行虛線MN與PQ間有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。長為2d的絕緣桿將一導(dǎo)體棒和一邊長為d的正方形導(dǎo)線框連在一起組成固定裝置，總質(zhì)量為m,導(dǎo)體棒中通以大小恒為I的電流?，F(xiàn)將整個裝置置于導(dǎo)軌上，線框下邊與PQ重合，由靜止釋放后裝置沿斜面下滑，導(dǎo)體棒運動到MN處恰好第一次開始返回，經(jīng)過若干次往返后，最終裝置在斜面上做周期不變的往復(fù)運動。導(dǎo)體棒在整個運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。
（1）在裝置第一次下滑的過程中，先后做怎樣的運動？（本小題無需說明理由）
（2）求在裝置第一次下滑過程中，裝置減少的機械能ΔE機及導(dǎo)線框中產(chǎn)生的熱量Q框；
（3）裝置最終在斜面上做穩(wěn)定的往復(fù)運動的最大速率vm；
（4）若已知裝置最終在斜面上做穩(wěn)定的往復(fù)運動的周期為T，請畫出裝置從最高點開始的一個運動周期內(nèi)的v-t圖像。
【考點】導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；安培力的計算公式及簡單應(yīng)用；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達式．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：87引用：1難度：0.4
相似題
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1．半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定，電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。導(dǎo)體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點，t=0時刻起，從圖示位置以速度v勻速向右運動，棒始終與速度方向垂直。圖（b）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點，t=0時刻起，以O(shè)2點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°，角速度為ω；導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
（1）分析說明圖（a）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導(dǎo)體棒的電流變化情況；
（2）求圖（b）中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式；
（3）若圖（a）、圖（b）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同，試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。發(fā)布：2024/12/30 1:0:6組卷：97引用：2難度：0.7 -
2．如圖甲所示，在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈姶艌鰠^(qū)域，磁感應(yīng)強度B0=0.2T，區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框，匝數(shù)n=10，邊長a=1m,線框電阻R=1Ω，質(zhì)量m=1kg?，F(xiàn)在線框上作用一水平恒力F，使線框從靜止開始向右進入磁場中，已知恒力F的大小為10N，線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，整個線框完全進入磁場前已經(jīng)勻速運動，g=10m/s2。當(dāng)線框剛?cè)窟M入磁場開始計時，磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是（ ）
發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：142引用：3難度：0.5 -
3．如圖，空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強磁場，一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場，整個過程線框平面始終豎直，線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點，下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關(guān)系的圖中，不正確的是（ ）發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：231引用：3難度：0.7
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