如圖所示，電阻為2r、半徑為R的單匝圓形導(dǎo)體線圈兩端與導(dǎo)軌ME、NH相連，處于豎直向下磁場中，其磁感應(yīng)強度B隨時間t變化規(guī)律為：B=B0t0t,（0≤t≤t0） B=B0，（t＞t0）
，其中B0、t0為已知量。CD、EF、HI是三根材質(zhì)和粗細相同的勻質(zhì)金屬棒，CD的長度為3d、電阻為3r、質(zhì)量為m。導(dǎo)軌ME與NH平行且間距為d,導(dǎo)軌FG與IJ平行且間距為3d,EF和HI的長度相同且與ME、NH的夾角均為30°。區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ是兩個相鄰的邊長均為L的正方形區(qū)域，區(qū)域Ⅰ中存在豎直向下、磁感應(yīng)強度大小為B0的勻強磁場。0～3t0時間內(nèi)，水平外力使棒CD在區(qū)域Ⅰ中某位置保持靜止，且其兩端分別與導(dǎo)軌FG與IJ對齊。其余導(dǎo)體電阻均不計，導(dǎo)軌均固定于水平面內(nèi)，不計一切摩擦。
（1）0～t0和t0～3t0內(nèi)，分別比較棒CD兩端的電勢高低，并分別求使棒CD保持靜止的水平外力F大??；
（2）在3t0以后的某時刻，撤去右側(cè)圓形磁場，若區(qū)域Ⅰ內(nèi)的磁場在外力作用下全部從區(qū)域Ⅰ以速度v0勻速運動到區(qū)域Ⅱ時，導(dǎo)體棒CD速度恰好達到v0且恰好進入?yún)^(qū)域Ⅱ，該過程棒CD產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求金屬棒CD與區(qū)域Ⅰ左邊界的初始距離x0和該過程維持磁場勻速運動的外力做的功W；
（3）在（2）前提下，若磁場運動到區(qū)域Ⅱ時立刻停下，求導(dǎo)體棒CD運動到FI時的速度v。
B = B 0 t 0 t , （ 0 ≤ t ≤ t 0 ） |
B = B 0 ， （ t ＞ t 0 ） |
【考點】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；電磁感應(yīng)過程中的動力學(xué)類問題；安培力的計算公式及簡單應(yīng)用；導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：67引用：2難度：0.4
相似題
-
1．如圖所示，電阻不計的光滑金屬導(dǎo)軌由直窄軌AB、CD以及直寬軌EF、GH組合而成，窄軌和寬軌均處于同一水平面內(nèi)，AB、CD等長且與EF、GH均相互平行，BE、GD等長、共線，且均與AB垂直，窄軌間距為，寬軌間距為L。窄軌和寬軌之間均有豎直向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。由同種材料制成的相同金屬直棒a、b始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，棒長為L、質(zhì)量為m、電阻為R。初始時b棒靜止于導(dǎo)軌EF段某位置，a棒從AB段某位置以初速度v0向右運動，且a棒距窄軌右端足夠遠，寬軌EF、GH足夠長。下列判斷正確的是（ ?。?/h2>L2發(fā)布：2024/12/20 1:30:2組卷：335引用：3難度：0.3 -
2．如圖所示，兩水平虛線間存在垂直于紙面方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，邊長為h的正方形導(dǎo)體框由虛線1上方無初速度釋放，在釋放瞬間ab邊與虛線1平行且相距h。已知導(dǎo)體框的質(zhì)量為m,總電阻為r,重力加速度為g,cd邊與兩虛線重合時的速度大小均為v=，忽略空氣阻力，導(dǎo)體框在運動過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，則（ ?。?/h2>2gh2發(fā)布：2024/12/19 8:30:1組卷：346引用：2難度：0.4 -
3．某校物理學(xué)習(xí)興趣小組對英國偉大的物理學(xué)家法拉第幾十年如一日地研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的精神十分欽佩，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)一章的內(nèi)容后，設(shè)計了如圖甲所示的簡單裝置來研究電磁感應(yīng)的相關(guān)知識，圖中光滑金屬導(dǎo)軌ab、ac成37°角固定放置在水平面上，在導(dǎo)軌上放置一根質(zhì)量為m的金屬桿，與導(dǎo)軌交于M、N兩點，且MN間的距離為L0，導(dǎo)軌和金屬桿是用同種材料制成的，單位長度的電阻均為R0。整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。在外力作用下，導(dǎo)體棒由MN處運動到虛線位置（導(dǎo)體棒和ac始終保持垂直），該過程中導(dǎo)體棒的速度的倒數(shù)隨位移變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，在這個運動過程中（ ）
發(fā)布：2024/12/20 12:0:2組卷：76引用：1難度：0.4
把好題分享給你的好友吧~~