(12分)如圖甲所示,相距為L(zhǎng)的光滑足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌一部分處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,OO′為磁場(chǎng)邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).在距OO′為L(zhǎng)處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab。若ab桿在恒力作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)3L的距離,其v-s的關(guān)系圖象如圖乙所示,求:
(1) 在金屬桿ab穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)ab桿的感應(yīng)電流方向;
(2)金屬桿ab離開(kāi)磁場(chǎng)后的加速度a;
(3)金屬桿ab在離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間的加速度a';
(4)在整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的電熱Q1是多少?
(1)由右手定則可知,桿中電流方向?yàn)橛?i>b到a. (2分)
(2)ab桿在位移L到3L的過(guò)程中,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
① (2分)
(3)ab桿在離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間,水平方向上受安培力F安和外力F作用,則
F安=BIL ② (1分)
F=ma ③ (1分)
I= ④ (1分)
a= ⑤ (1分)
由①②③④⑤聯(lián)立解得:a=- ⑥ (1分)
(4)ab桿在磁場(chǎng)中發(fā)生L位移過(guò)程中,恒力F做的功等于ab桿增加的動(dòng)能和回路產(chǎn)生的電能(即電阻R上產(chǎn)生的電熱Q1),由能量守恒定律得:
FL=mv+Q1 ⑦ (2分)
聯(lián)立①③⑦解得:Q1= ⑧ (1分)
【解析】
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π | 2 |
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(09年棗莊市期末)(13分)如圖甲所示,相距為L(zhǎng)的光滑足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌一部分處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,OO`為磁場(chǎng)邊界,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。在距OO`為L(zhǎng)處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的金屬桿ab。若ab桿在恒力作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),其速度v―位移x的關(guān)系圖象如圖乙所示,則
(1)金屬桿ab在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中感應(yīng)電流的方向如何?
(2)在整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的電熱Q1是多少?
(3)ab桿在離開(kāi)磁場(chǎng)前瞬間的加速度為多少?
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