如圖所示,兩條間距d=0.5m的平行金屬導軌水平放置,導軌左端接一電容C=1.2F的電容器,右端接一阻值為R=2.5Ω的定值電阻,圖中的各虛線均與導軌垂直。導軌的CD和C'D'段光滑,其余部分粗糙,OC、O′C′為絕緣棒,連接導軌的左、右兩部分。左側(cè)AA′OO′區(qū)域和右側(cè)CC′DD′區(qū)域有垂直導軌平面向里的勻強磁場,磁感應強度均為B=1T。質(zhì)量為m1=0.3kg的金屬棒甲垂直放在導軌的位置,質(zhì)量為m2=0.1kg的金屬棒乙垂直放在導軌BB′位置。某時刻給金屬棒甲施加與導軌平行的恒力F,當金屬棒甲運動到OO′位置時撤去拉力F,金屬棒甲繼續(xù)向右運動與靜止在BB′處的金屬棒乙發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短),最終金屬棒甲恰好停在CC′(絕緣部分)。已知兩金屬棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.4,AA′與OO′的距離為L1=2.5m,OO′與BB′的距離為L2=98m,BB′與CC′的距離為L3=0.5m,CC′與DD′的距離為L4=2m,兩金屬棒運動中始終導軌垂直且接觸良好,兩金屬棒電阻不計,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)金屬棒甲與乙碰后,甲的速度大??;
(2)恒力F的大??;
(3)金屬棒乙穿過磁場過程中通過電阻R的電荷量。(結(jié)果可帶根號)。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:42引用:1難度:0.2
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1.如圖所示,固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌,垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R,兩棒與導軌始終接觸良好。MN兩端通過開關S與電阻為R的單匝金屬線圈相連,線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場,磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導軌平面向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B.PQ的質(zhì)量為m,金屬導軌足夠長、電阻忽略不計。
(1)閉合S,若使PQ保持靜止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;
(2)斷開S,PQ在上述恒力作用下,由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:3159引用:16難度:0.5 -
2.2022年6月,我國首艘完全自主設計建造的航母“福建艦”下水亮相,除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外,電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一,其原理是利用電磁感應產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡化原理:艦載機著艦時關閉動力系統(tǒng),通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機共速并與之一起在磁場中減速滑行至停下。已知艦載機質(zhì)量為M,金屬棒質(zhì)量為m,接入導軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進入磁場。軌道端點MP間電阻為R,不計其它電阻。平行導軌MN與PQ間距L,軌道間有豎直方向的勻強磁場,磁感應強度為B。除安培力外艦載機系統(tǒng)所受其它阻力均不計。求:
(1)艦載機和金屬棒一起運動的最大加速度a;
(2)艦載機減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab;
(3)艦載機減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布:2024/12/29 23:0:1組卷:214引用:4難度:0.4 -
3.如圖所示,足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面呈θ角,其中MN與PQ平行且間距為L,導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直,導軌電阻不計.金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑,并與兩導軌始終保持垂直且接觸良好,ab棒在MN與PQ之間部分的電阻為R,當ab棒沿導軌下滑的距離為x時,棒的速度大小為v.則在這一過程中( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 20:30:1組卷:78引用:3難度:0.7