如图所示，足够长的“
“形光滑平行导轨MP、NQ固定在水平面上，宽轨间距为2l,窄轨间距为l,OO′左侧为金属导轨，右侧为绝缘轨道，一质量为m、阻值为r、三边长度均为l的“U”形金属框，左端紧靠OO′平放在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）。OO′左侧存在磁感应强度大小为B0，方向竖直向上的匀强磁场；右侧以O为原点，沿OP方向建立x轴，沿Ox方向存在分布规律为B=B0+kx（k＞0）的竖直向上的磁场。两匀质金属棒a、b垂直于轨道放置在宽轨段，质量均为m、长度均为2l、阻值均为2r。初始时，将b锁定，a在水平向右、大小为F的恒力作用下，从静止开始运动，离开宽轨前已匀速，a滑上窄轨瞬间，撤去力F，同时释放b。当a运动至OO′时，棒a中已无电流（b始终在宽轨），此时撤去b,金属导轨电阻不计，a棒、b棒、金属框与导轨始终接触良好。求：
（1）a棒在宽轨上匀速运动时的速度及刚滑上窄轨时a两端电势差的大小；
（2）从撤去外力F到金属棒a运动至OO′的过程中，a棒产生的焦耳热；
（3）若a棒与金属框碰撞后连接在一起构成回路，求a棒静止时与OO′点的距离。
【答案】（1）a棒在宽轨上匀速运动时的速度为，刚滑上窄轨时a两端电势差的大小为；
（2）从撤去外力F到金属棒a运动至的过程中，a棒产生的焦耳热为；
（3）若a棒与金属框碰撞后连接在一起构成回路，则a棒静止时与OO′点的距离为。
F
r
B
2
0
l
2
5
F
r
3
B
0
l
（2）从撤去外力F到金属棒a运动至的过程中，a棒产生的焦耳热为
m
F
2
r
2
30
B
4
0
l
4
（3）若a棒与金属框碰撞后连接在一起构成回路，则a棒静止时与OO′点的距离为
8
m
F
r
2
5
k
2
B
2
0
l
6
【解答】
【点评】
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发布：2024/5/5 8:0:9组卷：357引用：1难度：0.3
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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：3388引用：17难度：0.5 -
2．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 -
3．2022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：259引用：4难度：0.4
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