如图所示,间距为L的倒U型金属导轨竖直放置,导轨光滑且电阻忽略不计。垂直导轨平面分布着100个场强为B的条形匀强磁场,磁场区域的宽度为a,相邻磁场距离为b。一根质量为m、电阻为R的金属棒放置在导轨上且与导轨始终良好接触,金属棒从距离第一磁场区域上端2a位置静止释放。(设重力加速度为g)
(1)求刚进入第1磁场区域时的安培力大小和方向
(2)金属棒穿过各段磁场时,发现通过回路的电流随时间以固定周期做周期性变化,求金属棒穿出第100个磁场区域时的速度及整个过程金属棒产生的热量。
(3)若满足第(2)问的情况,求金属棒穿过每个磁场区域的时间;并画出通过回路的电流i随时间t的变化的图象(定性即可,不需要标出具体坐标值)。
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如图所示,间距为L的倒U型金属导轨竖直放置,导轨光滑且电阻忽略不计。垂直导轨平面分布着100个场强为B的条形匀强磁场,磁场区域的宽度为a,相邻磁场距离为b。一根质量为m、电阻为R的金属棒放置在导轨上且与导轨始终良好接触,金属棒从距离第一磁场区域上端2a位置静止释放。(设重力加速度为g)
(1)求刚进入第1磁场区域时的安培力大小和方向
(2)金属棒穿过各段磁场时,发现通过回路的电流随时间以固定周期做周期性变化,求金属棒穿出第100个磁场区域时的速度及整个过程金属棒产生的热量。
(3)若满足第(2)问的情况,求金属棒穿过每个磁场区域的时间;并画出通过回路的电流i随时间t的变化的图象(定性即可,不需要标出具体坐标值)。
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间距为L的倒U型金属导轨竖直放置,导轨光滑且电阻忽略不计,上端接一阻值为及的电阻,如图所示。垂直导轨平面分布着2019个场强为B的条形匀强磁场,磁场区域的宽度为a,相邻磁场距离为b。一根质量为m、长为2L、电阻为2r的金属棒对称放置在导轨上且与导轨始终良好接触,金属棒从距离第一磁场区域上端2a位置静止释放(设重力加速度为g),发现每次进入磁场时的速度相同。
(1)求刚进入第1磁场区域时金属棒的感应电流大小和方向;
(2)求金属棒穿出第1个磁场区域时的速度;
(3)求金属棒在穿过2019个磁场区域过程中产生的热量;
(4)求金属棒从静止开始到穿过2019个磁场区域的时间。
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间距为L的倒U型金属导轨竖直放置,导轨光滑且电阻忽略不计,上端接一阻值为及的电阻,如图所示。垂直导轨平面分布着2019个场强为B的条形匀强磁场,磁场区域的宽度为a,相邻磁场距离为b。一根质量为m、长为2L、电阻为2r的金属棒对称放置在导轨上且与导轨始终良好接触,金属棒从距离第一磁场区域上端2a位置静止释放(设重力加速度为g),发现每次进入磁场时的速度相同。
(1)求刚进入第1磁场区域时金属棒的感应电流大小和方向;
(2)求金属棒穿出第1个磁场区域时的速度;
(3)求金属棒在穿过2019个磁场区域过程中产生的热量;
(4)求金属棒从静止开始到穿过2019个磁场区域的时间。
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如图所示,光滑的水平平行金属导轨间距为 L,导轨电阻忽略不计。空间存在垂直于导 轨平面竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,轻质导体棒 ab 垂直导轨放置,导体棒 ab 的电阻为 r,与导轨之间接触良好。两导轨之间接有定值电阻,其阻值为 R,轻质导体棒中间系一轻细线,细 线通过定滑轮悬挂质量为 m 的物体,现从静止释放该物体,当物体速度达到最大时,下落的高度为 h, 在本问题情景中,物体下落过程中不着地,导轨足够长,忽略空气阻力和一切摩擦阻力,重力加速度 为 g。求:
(1)物体下落过程的最大速度 vm;
(2)物体从静止开始下落至速度达到最大的过程中,电阻 R 上产生的电热 Q;
(3)物体从静止开始下落至速度达到最大时,所需的时间 t。
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(16分)如图所示,两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距为l,导轨上端接有电阻R和一个理想电流表,导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区域有虚线所示的水平上边界,磁场方向垂直于金属导轨平面向外。质量为m、电阻为r的金属杆MN,从距磁场上边界h处由静止开始沿着金属导轨下落,金属杆进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g,不计空气阻力。求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)电流稳定后金属杆运动速度的大小;
(3)金属杆刚进入磁场时,M、N两端的电压大小。
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如图所示,光滑的水平平行金属导轨间距为L,导轨电阻忽略不计。空间存在垂直于导轨平面竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。轻质导体棒ab垂直导轨放置,导体棒ab的电阻为r,与导轨之间接触良好。两导轨之间接有定值电阻,其阻值为R,轻质导体棒中间系一轻细线,细线通过定滑轮悬挂质量为m的物体,现从静止释放该物体,当物体速度达到最大时,下落的高度为h。在本问题情景中,物体下落过程中不着地,导轨足够长,忽略空气阻力和一切摩擦阻力,重力加速度为g。求:
(1)物体下落过程的最大速度vm;
(2)物体从静止开始下落至速度达到最大的过程中,电阻R上产生的电热Q;
(3)物体从静止开始下落至速度达到最大时,所需的时间t。
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如图所示,光滑的水平平行金属导轨间距为L,导轨电阻忽略不计。空间存在垂直于导轨平面竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。轻质导体棒ab垂直导轨放置,导体棒ab的电阻为r,与导轨之间接触良好。两导轨之间接有定值电阻,其阻值为R,轻质导体棒中间系一轻细线,细线通过定滑轮悬挂质量为m的物体,现从静止释放该物体,当物体速度达到最大时,下落的高度为h。在本问题情景中,物体下落过程中不着地,导轨足够长,忽略空气阻力和一切摩擦阻力,重力加速度为g。求:
(1)物体下落过程的最大速度vm;
(2)物体从静止开始下落至速度达到最大的过程中,电阻R上产生的电热Q;
(3)物体从静止开始下落至速度达到最大时,所需的时间t。
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