相距为L的两条平行金属导轨MN和PQ放置于绝缘水平面上，建立xoy坐标系如图所示，x=0处导轨MN和PQ均用绝缘材料平滑连接。x＜0侧存在随时间变化的匀强磁场B1=（-0.5+t）T，t＞0.5s后磁场不变，x＞0侧存在沿y方向均匀分布、x正方向均匀增大的，B2=（0.5+0.5x）T的磁场，它们的方向都与导轨平面垂直（垂直纸面向上为正方向）。现有长度为L、电阻为R的相同导体棒ab与cd用长度也为L的绝缘轻杆构成总质量为m的“工”字形框架，静置于y轴左侧导轨上，ab棒与y轴距离为L。另一根质量m、电阻也为R的导体棒ef静置于x=0处的绝缘材料上（与两轨道均不导通），运动中三棒都与导轨垂直且接触良好。NQ端与阻值为R的电阻相连，距y轴足够远。当t=0时给“工”字形框架以初速度v0=2m/s向x轴正方向运动，ab棒在x=0处与ef棒发生弹性碰撞，碰撞后立即在ef棒上施加水平拉力作用，使其沿导轨向x轴正方向运动并使电阻R上消耗的电功率保持不变。x＜0区域导轨光滑，x＞0区域导轨粗糙，μ=0.2，g=10m/s2。已知L=1m,R=1Ω，m=0.2kg,不计棒的粗细和接触电阻、绝缘材料的厚度和空气阻力，不考虑场的边缘效应。求：
（1）前0.5s流过cd棒的电流方向、大小；
（2）ef棒运动到x=1m处的速度大小；
（3）ef棒从x=0运动到x=1m过程中克服安培力做的功；
（4）ef棒从x=0运动到x=1m过程中拉力的平均功率。
【答案】（1）前0.5s流过cd棒的电流方向为c→d；I=0.5A；
（2）ef棒运动到x=1m处的速度大小为1m/s；
（3）ef棒从x=0运动到x=1m过程中克服安培力做的功为0.5J；
（4）ef棒从x=0运动到x=1m过程中拉力的平均功率为0.8W。
（2）ef棒运动到x=1m处的速度大小为1m/s；
（3）ef棒从x=0运动到x=1m过程中克服安培力做的功为0.5J；
（4）ef棒从x=0运动到x=1m过程中拉力的平均功率为0.8W。
【解答】
【点评】
声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。
发布：2024/7/5 8:0:9组卷：73引用：2难度：0.3
相似题
-
1．如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B．PQ的质量为m,金属导轨足够长、电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功W。发布：2024/12/29 20:30:1组卷：3298引用：17难度：0.5 -
2．2022年6月，我国首艘完全自主设计建造的航母“福建舰”下水亮相，除了引人注目的电磁弹射系统外，电磁阻拦索也是航母的“核心战斗力”之一，其原理是利用电磁感应产生的阻力快速安全地降低舰载机着舰的速度。如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索拉住轨道上的一根金属棒ab,金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。已知舰载机质量为M，金属棒质量为m,接入导轨间电阻为r,两者以共同速度为v0进入磁场。轨道端点MP间电阻为R，不计其它电阻。平行导轨MN与PQ间距L，轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。除安培力外舰载机系统所受其它阻力均不计。求：
（1）舰载机和金属棒一起运动的最大加速度a；
（2）舰载机减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热Qab；
（3）舰载机减速过程通过的位移x的大小。发布：2024/12/29 23:0:1组卷：246引用：4难度：0.4 -
3．如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面呈θ角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒在MN与PQ之间部分的电阻为R，当ab棒沿导轨下滑的距离为x时，棒的速度大小为v.则在这一过程中（ ）发布：2024/12/29 20:30:1组卷：83引用：3难度：0.7
