如圖有兩條不計電阻的平行光滑金屬導軌MQN、M'Q'N'，導軌間距L=0.5m,其中MQ、M'Q'段傾斜放置，傾斜角θ=37°，MQ=M'Q'=4m,QN、Q'N'段水平放置，兩段之間通過一小段（大小可忽略）光滑圓弧絕緣材料平滑相連，在傾斜導軌左端連接一電源及電鍵S1，電源電動勢E=3V，內阻r=0.5Ω。在Q和Q'兩端向下引出兩根無電阻的金屬導線通過電鍵S2與一電容量C=2F的電容器相連，在N和N'兩端與電阻器R=0.1Ω相連，在傾斜導軌MQ、M'Q'區域內加有垂直于傾斜導軌平面向下的勻強磁場B1=2T，在水平導軌的DD'E'E區域內加有垂直水平導軌平面向上的勻強磁場B2=0.8T，DD'、EE'均與導軌垂直，且DE=D'E'=L=0.5m,cdef是質量為3m,每邊電阻均為R=0.1Ω，各邊長度均為L的U形金屬框，開始時緊挨導軌靜置于DD'E'E左側外，現有一不計電阻的質量為m的金屬棒a緊貼MM'放置，合上電鍵S1時金屬棒恰好靜止在導軌上。（已知g=10m/s2）
（1）求金屬棒a的質量m；
（2）斷開S1同時閉合S2，金屬棒a向下滑行，求金屬棒a到達傾斜導軌底端QQ'時的速度；
（3）金屬棒a越過QQ'后與U形金屬框發生碰撞，碰后黏在一起穿過磁場B2區域，求此過程中產生的焦耳熱。
【考點】導體平動切割磁感線產生的感應電動勢；動量守恒與能量守恒共同解決實際問題；電磁感應過程中的能量類問題；安培力的計算公式及簡單應用；牛頓第二定律的簡單應用；電容的概念、單位與物理意義；閉合電路歐姆定律的內容和表達式．
【答案】（1）金屬棒a的質量m為1kg；
（2）金屬棒a到達傾斜導軌底端QQ'時的速度大小為4m/s，方向沿傾斜導軌向下；；
（3）此過程中產生的焦耳熱為1.68J。
（2）金屬棒a到達傾斜導軌底端QQ'時的速度大小為4m/s，方向沿傾斜導軌向下；；
（3）此過程中產生的焦耳熱為1.68J。
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優網所有，未經書面同意，不得復制發布。
發布：2024/6/27 10:35:59組卷：556引用：2難度：0.1
相似題
-
1．半徑為R的金屬圓環水平固定，電阻忽略不計。圓環內存在與環面垂直的勻強磁場，磁感應強度為B。導體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導體棒與圓環相切于O1點，t=0時刻起，從圖示位置以速度v勻速向右運動，棒始終與速度方向垂直。圖（b）中導體棒與圓環相切于O2點，t=0時刻起，以O2點為軸從圖示位置起在水平面內順時針勻速轉過180°，角速度為ω；導體棒掃過整個環面時與環接觸良好。
（1）分析說明圖（a）中導體棒掃過整個環面過程中流過導體棒的電流變化情況；
（2）求圖（b）中導體棒兩端產生的感應電動勢E與時間t的關系式；
（3）若圖（a）、圖（b）中導體棒掃過整個環面所用時間相同，試比較兩種情況中導體棒運動到虛線（圓環上直徑位置）處，流過兩導體棒的感應電流大小。發布：2024/12/30 1:0:6組卷：99引用：2難度：0.7 -
2．如圖甲所示，在水平面上有一豎直向下的足夠寬的矩形勻強磁場區域，磁感應強度B0=0.2T，區域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框，匝數n=10，邊長a=1m,線框電阻R=1Ω，質量m=1kg?，F在線框上作用一水平恒力F，使線框從靜止開始向右進入磁場中，已知恒力F的大小為10N，線框與水平面間的動摩擦因數μ=0.2，整個線框完全進入磁場前已經勻速運動，g=10m/s2。當線框剛全部進入磁場開始計時，磁場即以如圖乙所示規律變化。下列說法正確的是（ ?。?br />
發布：2024/12/29 23:30:1組卷：149引用：3難度：0.5 -
3．如圖，空間某區域內存在沿水平方向的勻強磁場，一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場，整個過程線框平面始終豎直，線框邊長小于磁場區域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點，下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關系的圖中，不正確的是（ ?。?/h2>發布：2024/12/29 20:30:1組卷：234引用：3難度：0.7
相關試卷