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某研發(fā)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)臂力測(cè)試儀。裝置的簡(jiǎn)化原理圖如圖甲所示,兩平行金屬導(dǎo)軌MM′、NN′豎直放置,兩者間距為L(zhǎng)=1m,在M、N間和M′、N′間分別接一個(gè)阻值為R=1.5Ω的電阻,在兩導(dǎo)軌間EFGH矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向里、寬為d=0.5m的磁場(chǎng),磁場(chǎng)變化如圖丙所示,已知B0=0.75T、t0=0.25s,一質(zhì)量為m=0.5kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m、電阻也為R的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒與彈簧相連,彈簧下端固定,彈簧伸至原長(zhǎng)后其頂端恰好與EF在同一條直線上。測(cè)試者利用臂力將導(dǎo)體棒向下壓至某位置后釋放,導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)HG時(shí),會(huì)與HG處的壓力傳感器發(fā)生撞擊(圖乙為裝置的側(cè)視圖),壓力傳感器可以顯示撞擊力的大小,以此來(lái)反映臂力的大小。
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(1)為測(cè)試其電特性,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度如圖丙所示,求0~t0時(shí)間內(nèi)流過(guò)MN的電流I的大小和方向;
(2)為測(cè)試其力特性,在t>t0這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):設(shè)某次測(cè)試中,將彈簧壓縮至AB位置后釋放,AB與EF間的豎直距離為2d,當(dāng)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間,加速度為2g,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到HG時(shí)壓力傳感器示數(shù)恰好為0。已知彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧形變量的平方成正比,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)中與導(dǎo)軌始終保持接觸良好且導(dǎo)軌電阻不計(jì),重力加速度g=10m/s2,求:
①導(dǎo)體棒出磁場(chǎng)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能;
②導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱。

【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/5/1 8:0:8組卷:80引用:2難度:0.4
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.如圖所示,光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌處在方向垂直于水平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,左側(cè)導(dǎo)軌間的距離為3L,右側(cè)導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng),導(dǎo)體棒a、b垂直放置于導(dǎo)軌之間,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒a、b的材料相同,電阻相等。導(dǎo)體棒b末被固定且靜止在右側(cè)導(dǎo)軌上,使導(dǎo)體棒a以初速度v0 開始向右運(yùn)動(dòng),直至回路中的感應(yīng)電流變?yōu)?。已知回路中的感應(yīng)電流變?yōu)?時(shí),導(dǎo)體棒a仍處于左側(cè)導(dǎo)軌上,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為m。下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/4 13:0:1組卷:126引用:2難度:0.4
  • 2.如圖,平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分組成,傾斜部分是兩個(gè)豎直放置的四分之一光滑圓弧導(dǎo)軌,圓弧半徑為0.4m.水平部分是兩段均足夠長(zhǎng)但不等寬的光滑導(dǎo)軌,且CC'=3AA'=1.2m,水平導(dǎo)軌與圓弧導(dǎo)軌在AA′處平滑連接。整個(gè)裝置處于范圍足夠大、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)區(qū)域遠(yuǎn)大于導(dǎo)軌面積,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10T,兩根完全相同的導(dǎo)體棒MN、PQ的質(zhì)量均為0.6kg,長(zhǎng)度為1.2m,電阻均為3.0Ω。若PQ固定,現(xiàn)給導(dǎo)體棒MN一個(gè)大小為2m/s、豎直向下的初速度,同時(shí)對(duì)其施如外力F,使其恰好沿圓弧導(dǎo)軌從最高點(diǎn)勻速率下滑,導(dǎo)體棒剛到達(dá)AA′瞬間,撤去外力F的作用,不計(jì)導(dǎo)軌電阻,導(dǎo)體棒MN、PQ與導(dǎo)軌一直接觸良好。重力加速度g=10m/s2,π取3,下列判斷正確的是( ?。?br />菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布:2024/11/5 11:30:2組卷:179引用:1難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.如圖所示,一平行金屬軌道平面與水平面成θ角,兩道軌上端用一電阻R相連,該裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上。質(zhì)量為m的金屬桿ab,從距離地面高度h處?kù)o止釋放,下滑一段距離后達(dá)到最大速度vm并剛好到達(dá)軌道底端。若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,且軌道與金屬桿的電阻均忽略不計(jì),摩擦力恒為f。則從開始下滑到達(dá)到最大速度的過(guò)程中( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/6 2:30:4組卷:187引用:2難度:0.5
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