某研發(fā)小組設計了一個臂力測試儀。裝置的簡化原理圖如圖甲所示，兩平行金屬導軌MM′、NN′豎直放置，兩者間距為L=1m,在M、N間和M′、N′間分別接一個阻值為R=1.5Ω的電阻，在兩導軌間EFGH矩形區(qū)域內有垂直導軌平面向里、寬為d=0.5m的磁場，磁場變化如圖丙所示，已知B0=0.75T、t0=0.25s,一質量為m=0.5kg、長為L=1m、電阻也為R的導體棒垂直放置在導軌上，導體棒與彈簧相連，彈簧下端固定，彈簧伸至原長后其頂端恰好與EF在同一條直線上。測試者利用臂力將導體棒向下壓至某位置后釋放，導體棒向上運動經(jīng)過HG時，會與HG處的壓力傳感器發(fā)生撞擊（圖乙為裝置的側視圖），壓力傳感器可以顯示撞擊力的大小，以此來反映臂力的大小。
（1）為測試其電特性，進行如下實驗：磁場區(qū)域內的磁感應強度如圖丙所示，求0～t0時間內流過MN的電流I的大小和方向；
（2）為測試其力特性，在t＞t0這段時間內進行如下實驗：設某次測試中，將彈簧壓縮至AB位置后釋放，AB與EF間的豎直距離為2d,當導體棒進入磁場的瞬間，加速度為2g,導體棒運動到HG時壓力傳感器示數(shù)恰好為0。已知彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的平方成正比，導體棒運動中與導軌始終保持接觸良好且導軌電阻不計，重力加速度g=10m/s2，求：
①導體棒出磁場時彈簧的彈性勢能；
②導體棒向上運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】（1）0～t0時間內流過MN的電流I的大小為，電流方向為N流到M；
（2）①導體棒出磁場時彈簧的彈性勢能為26.25J；
②導體棒向上運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為47.5J。
2
3
A
（2）①導體棒出磁場時彈簧的彈性勢能為26.25J；
②導體棒向上運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱為47.5J。
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/5/1 8:0:8組卷：91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軌，垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R，兩棒與導軌始終接觸良好。MN兩端通過開關S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內存在豎直向下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側有垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B．PQ的質量為m,金屬導軌足夠長、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：3381引用：17難度：0.5 -
2．2022年6月，我國首艘完全自主設計建造的航母“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。已知艦載機質量為M，金屬棒質量為m,接入導軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進入磁場。軌道端點MP間電阻為R，不計其它電阻。平行導軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度為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：259引用：4難度：0.4 -
3．如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導軌平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，導軌電阻不計．金屬棒ab由靜止開始沿導軌下滑，并與兩導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ab棒沿導軌下滑的距離為x時，棒的速度大小為v.則在這一過程中（ ）發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：83引用：3難度：0.7