如图有两条不计电阻的平行光滑金属导轨MQN、M'Q'N'，导轨间距L=0.5m,其中MQ、M'Q'段倾斜放置，倾斜角θ=37°，MQ=M'Q'=4m,QN、Q'N'段水平放置，两段之间通过一小段（大小可忽略）光滑圆弧绝缘材料平滑相连，在倾斜导轨左端连接一电源及电键S1，电源电动势E=3V，内阻r=0.5Ω。在Q和Q'两端向下引出两根无电阻的金属导线通过电键S2与一电容量C=2F的电容器相连，在N和N'两端与电阻器R=0.1Ω相连，在倾斜导轨MQ、M'Q'区域内加有垂直于倾斜导轨平面向下的匀强磁场B1=2T，在水平导轨的DD'E'E区域内加有垂直水平导轨平面向上的匀强磁场B2=0.8T，DD'、EE'均与导轨垂直，且DE=D'E'=L=0.5m,cdef是质量为3m,每边电阻均为R=0.1Ω，各边长度均为L的U形金属框，开始时紧挨导轨静置于DD'E'E左侧外，现有一不计电阻的质量为m的金属棒a紧贴MM'放置，合上电键S1时金属棒恰好静止在导轨上。（已知g=10m/s2）
（1）求金属棒a的质量m；
（2）断开S1同时闭合S2，金属棒a向下滑行，求金属棒a到达倾斜导轨底端QQ'时的速度；
（3）金属棒a越过QQ'后与U形金属框发生碰撞，碰后黏在一起穿过磁场B2区域，求此过程中产生的焦耳热。
【考点】导体平动切割磁感线产生的感应电动势；动量守恒与能量守恒共同解决实际问题；安培力的计算公式及简单应用；电磁感应过程中的能量类问题；闭合电路欧姆定律的内容和表达式；电容的概念、单位与物理意义；牛顿第二定律的简单应用．
【答案】（1）金属棒a的质量m为1kg；
（2）金属棒a到达倾斜导轨底端QQ'时的速度大小为4m/s，方向沿倾斜导轨向下；；
（3）此过程中产生的焦耳热为1.68J。
（2）金属棒a到达倾斜导轨底端QQ'时的速度大小为4m/s，方向沿倾斜导轨向下；；
（3）此过程中产生的焦耳热为1.68J。
【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：2024/6/27 10:35:59组卷：548引用：2难度：0.1
相似题
-
1．半径为R的金属圆环水平固定，电阻忽略不计。圆环内存在与环面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒长为L（L＞2R），其单位长度电阻值为r。图（a）中导体棒与圆环相切于O1点，t=0时刻起，从图示位置以速度v匀速向右运动，棒始终与速度方向垂直。图（b）中导体棒与圆环相切于O2点，t=0时刻起，以O2点为轴从图示位置起在水平面内顺时针匀速转过180°，角速度为ω；导体棒扫过整个环面时与环接触良好。
（1）分析说明图（a）中导体棒扫过整个环面过程中流过导体棒的电流变化情况；
（2）求图（b）中导体棒两端产生的感应电动势E与时间t的关系式；
（3）若图（a）、图（b）中导体棒扫过整个环面所用时间相同，试比较两种情况中导体棒运动到虚线（圆环上直径位置）处，流过两导体棒的感应电流大小。发布：2024/12/30 1:0:6组卷：99引用：2难度：0.7 -
2．如图甲所示，在水平面上有一竖直向下的足够宽的矩形匀强磁场区域，磁感应强度B0=0.2T，区域长度L=3m,在紧靠磁场的左边界处的水平面上放置一正方形线框，匝数n=10，边长a=1m,线框电阻R=1Ω，质量m=1kg。现在线框上作用一水平恒力F，使线框从静止开始向右进入磁场中，已知恒力F的大小为10N，线框与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，整个线框完全进入磁场前已经匀速运动，g=10m/s2。当线框刚全部进入磁场开始计时，磁场即以如图乙所示规律变化。下列说法正确的是（ ）
发布：2024/12/29 23:30:1组卷：148引用：3难度：0.5 -
3．如图，空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场，一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场，整个过程线框平面始终竖直，线框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点，下列描述线框所受安培力F随时间t变化关系的图中，不正确的是（ ）发布：2024/12/29 20:30:1组卷：234引用：3难度：0.7
相关试卷
