某同學(xué)設(shè)計了電磁健身器，簡化裝置如圖所示。兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m,傾角θ=53°，導(dǎo)軌上端接一個R=0.05Ω的電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56m的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=2.0T。質(zhì)量m=4.0kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與輕的拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24m。一位健身者用F=80N的恒力沿繩拉動GH桿，CD棒由靜止開始運動，上升過程中CD棒始終與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時健身者松手，觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置。已知sin53°=0.8，cos53°=0.6，不計其它電阻、摩擦力，以及拉桿和繩索的質(zhì)量。求：
（1）CD棒進(jìn)入磁場前的加速度a和進(jìn)入磁場時速度v的大?。?br />（2）通過數(shù)據(jù)計算，說明CD棒進(jìn)入磁場后的運動情況。
（3）某健身者沒有保持80N的恒定拉力，若測出CD棒每次到達(dá)磁場上邊緣時的速度為2m/s,CD棒每次上升過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q=22.4J。則這位健身者完成100次動作，消耗多少熱量？
（4）若某位健身者的力氣比較大，使用這套健身器材為了能達(dá)到較好的鍛煉效果，是否一定要對裝置做出改進(jìn)或調(diào)節(jié)？給出理由。
【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：33引用：2難度：0.4
相似題
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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(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)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(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)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(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)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：3099引用：16難度：0.5 -
2．2022年6月，我國首艘完全自主設(shè)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(yīng)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(guān)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(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進(jìn)入磁場。軌道端點MP間電阻為R，不計其它電阻。平行導(dǎo)軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)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：197引用：4難度：0.4 -
3．如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)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(dāng)ab棒沿導(dǎo)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
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