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如图所示,水平面上有一光滑矩形金属轨道,间距为l1,左侧有一恒流源,电流I=5A。以O点为坐标原点,向右为正方向建立x轴,垂直x轴方向建立y轴,在x=0m至x=0.45m的轨道区间Ⅰ存在竖直向上的磁场B1(图中未画出),此磁场沿x轴正方向的变化规律为B1=kx,沿y轴方向磁感应强度不变。磁场右侧M,N两处用光滑绝缘材料连接,右侧轨道上放置了一个“”形质量为m的金属框edcf,其中ed,cf边长度均为l2。cd边垂直导轨,长度为l1,电阻阻值为r=0.1Ω;在金属框右侧长为l3,宽为l1的区域Ⅱ存在竖直向上的磁感应强度大小为B2=0.25T的匀强磁场;轨道最右端接一个阻值R=0.06Ω的电阻。现质量也为m,长度为l1的金属棒ab在磁场Ⅰ区域中运动时,受到水平向右的恒力F=0.05N,由静止从x=0m处开始运动,ab棒离开磁场Ⅰ区域时立刻撤去恒力F。金属棒ab与“”形金属框edcf相碰后会粘在一起形成闭合导体框abcd,闭合导体框abcd滑出磁场Ⅱ区域后可和右侧的固定弹性墙K发生弹性碰撞。整个滑动过程ab始终和轨道垂直且接触良好。已知m=0.01kg,l1=0.2m,l2=0.08m,l3=0.24m,除已给电阻外其他电阻均不计。若导体棒ab运动到x=0.45m处时刚好匀速,求:(提示可以用F-x图像与x轴所围的“面积”代表力F做的功)

(1)B1=kx里的k;
(2)闭合导体框abcd进入磁场区域Ⅱ时的速度v1
(3)最终ab棒会停止在距离磁场区域Ⅱ右边缘多远处。

【答案】(1)B1=kx里的k为
1
9
T/m;
(2)闭合导体框abcd进入磁场区域Ⅱ时的速度为0.75m/s;
(3)最终ab棒会停止在距离磁场区域Ⅱ右边缘0.015m处。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/19 8:0:9组卷:52引用:1难度:0.2
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  • 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:3296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
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