电磁感应单棒模型

电磁感应单棒模型 一个闭合回路由两部分组成 如图所示 右侧是电阻为 r 的圆形导线 置于竖直方向均匀变化的磁场 B1中 左侧是光滑的倾角为 的平行导轨 宽度为 d 其电阻不计 磁感应强度为 B2的匀强磁场垂直导 轨平面向上 且只分布在左侧 一个质量为 m 电阻为 R 的导体棒此时恰好能静止在导轨上 分析下述 判断正确的是 A 圆形导线中的磁场 可以方向向上均匀增强 也可以方向向下均匀减弱 B 导体棒 ab 受到的安培力大小为 mgsin C 回路中的感应电流为 m 2 D 圆形导线中的电热功率为 r R m2 2 2 2 2 2 1 如图所示 光滑 U 型金属导轨 PQMN 水平固定在竖直向上的匀强磁场中 磁感应强度为 B 导轨宽度 为 L QM 之间接有阻值为 R 的电阻 其余部分电阻不计 一质量为 m 电阻为 R 的金属棒 ab 放在导轨 上 给棒一个水平向右的初速度 v0使之开始滑行 最后停在导轨上 由 以上条件 在此过程中可求出的物理量有 A 电阻 R 上产生的焦耳热 B 通过电阻 R 的总电荷量 C ab 棒运动的位移 D ab 棒运动的时间 5 09 西城 0 模 如图所示 足够长的光滑金属导轨 MN PQ 平行放置 且都倾斜着与水平面成夹角 在导轨的最上端 M P 之间接有电阻 R 不计其它电阻 导体棒 ab 从导轨的最底端冲上导轨 当 没有磁场时 ab 上升的最大高度为 H 若存在垂直导轨平面的匀强磁场时 ab 上升的最大高度为 h 在两次运动过程中 ab 都与导轨保持垂直 且初速度都相等 关于上述情景 下列说法正确的是 A 两次上升的最大高度相比较为 H h B 有磁场时导体棒所受合力的功大于无磁场时合力的功 C 有磁场时 电阻 R 产生的焦耳热为 2 0 2 1 mv D 有磁场时 ab 上升过程的最小加速度为 gsin 如图所示 光滑的U型金属导轨PQMN水平地固定在竖直向上的匀强磁场中 磁感应强度为B 导轨 的宽度为L 其长度足够长 QM之间接有一个阻值为R的电阻 其余部分电阻不计 一质量为m 电阻 也为R的金属棒ab 恰能放在导轨之上并与导轨接触良好 当给棒施加一个水平向右的冲量 棒就沿 轨道以初速度v0开始向右滑行 求 1 开始运动时 棒中的瞬间电流i和棒两端的瞬间电压u分别为多大 2 当棒的速度由v0减小到v0的过程中 棒中产生的焦耳热Q是多少 棒向右滑行的位移x有多 10 1 大 R v0a b P Q N M i Lv0B 2R u Lv0B Q mv02 x 2 1 400 99 5 9 0 22 v BL Rm 2012 天津高考 如图所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间距 l 0 5m 左端接 有阻值 R 0 3 的电阻 一质量 m 0 1kg 电阻 r 0 1 的金属棒 MN 放置在导轨上 整个装置置于竖直 向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度 B 0 4T 棒在水平向右的外力作用下 由静止开始以 a 2m s2 的加速度做匀加速运动 当棒的位移 x 9m 时撤去外力 棒继续运动一段距离 后停下来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1 Q2 2 1 导轨足够长 且电阻不计 棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 棒在匀加速运动过程中 通过电阻 R 的电荷量 q 2 撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2 3 外力做的功 WF 1 4 5C 2 1 8 J 3 5 4 J 9 09 石 1 如图所示 AB 和 CD 是两根特制的 完全相同的电阻丝导轨 固定在绝缘的竖直墙壁上 上端用电阻不计的导线相连接 两电阻丝导轨相距为 L 一根质量为 m 电阻不计的金属棒跨接在 AC 间 并处于 x 轴原点 与电阻丝导轨接触良好 且无摩擦 空间有垂直墙面向里的匀强磁场 磁感 应强度为 B 放开金属棒 它将加速下滑 1 试证明 若棒下滑时作匀加速运动 则必须满足的条件是每根导轨的电阻值应跟位移 x 的平方根 成正比 即 k 为比例常量 xkR 2 若棒作匀加速运动 B 1T L 1m kg m 1 2 求 5 1 m 2 1 k 棒的加速度 a 棒下落 1m 过程中 通过棒的电荷量 q 棒下落 1m 过程中 电阻上产生的总热量 Q x O A BD C 1 8 分 2 2 分 a 5m s2 6 分 4 分 xKR R BLx R q 22 C2max mgxQJ5 11 12 年西城一模 如图 1 所示 一端封闭的两条平行光滑长导轨相距 L 距左端 L 处的右侧一段被 弯成半径为的四分之一圆弧 圆弧导轨的左 右两段处于高度相差的水平面上 以弧形导轨的末 2 L 2 L 端点 O 为坐标原点 水平向右为 x 轴正方向 建立 Ox 坐标轴 圆弧导轨所在区域无磁场 左段区域存 在空间上均匀分布 但随时间 t 均匀变化的磁场 B t 如图 2 所示 右段区域存在磁感应强度大小不随 时间变化 只沿 x 方向均匀变化的磁场 B x 如图 3 所示 磁场 B t 和 B x 的方向均竖直向上 在圆弧 导轨最上端 放置一质量为 m 的金属棒 ab 与导轨左段形成闭合回路 金属棒由静止开始下滑时左段 磁场 B t 开始变化 金属棒与导轨始终接触良好 经过时间 t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端 已知金 属棒在回路中的电阻为 R 导轨电阻不计 重力加速度为 g 1 求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中 回路中产生的感应电动势 E 2 如果根据已知条件 金属棒能离开右段磁场 B x 区域 离开时的速度为 v 求金属棒从开始滑动到 离开右段磁场过程中产生的焦耳热 Q 3 如果根据已知条件 金属棒滑行到 x x1位置时停下来 a 求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量 q b 通过计算 确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置 a b B t B x L L 2 L 图 1 t t0 B0 O B t 图 2图 3 x x0 B0 O B x O x 金属棒刚进入水平轨道时 感应电流 2 0 2 0 4 21 2 1 2 mv L mg Rt BL QQQ Rx xxLxB t R E tIq 0 1010 2 2 最大 08 朝阳 如图甲所示 空间存在竖直向上的磁感应强度为 B 的匀强磁场 ab cd 是相互平行的间距 为 l 的长直导轨 它们处于同一水平面内 左端由金属丝 bc 相连 MN 是跨接在导轨上质量为 m 的导 体棒 已知 MN 与 bc 的总电阻为 R ab cd 的电阻不计 用水平向右的拉力使导体棒沿导轨做匀速运 动 并始终保持棒与导轨垂直且接触良好 图乙是棒所受拉力和安培力与时间关系的图象 已知重力 加速度为 g 乙 F t 0 F0 F0 2 1 M N B F ab cd 甲 1 求导体棒与导轨间的动摩擦因数 2 已知导体棒发生位移 s 的过程中 bc 边上产生的焦耳热为 Q 求导体棒的电阻值 3 在导体棒发生位移 s 后轨道变为光滑轨道 此后水平拉力的大小仍保持不变 图丙中 是两位 同学画出的导体棒所受安培力随时间变化的图线 判断他们画的是否正确 若正确请说明理由 若都 不正确 请你在图中定性画出你认为正确的图线 并说明理由 要求 说理过程写出必要的数学表达式 1 4 分 2 7 分 3 7 分 都不正确 2 分 mg F 2 0 2 1 0s F Q Rr 如图所示 两根完全相同的光滑金属导轨 OP OQ 固定在水平桌面上 导轨间的夹角为 74 导轨 单位长度的电阻为 r0 0 10 m 导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场 且磁场随时间变化 磁 场的磁感应强度 与时间 t 的关系为 B 其中比例系数 k 2T s 将 k t 电阻不计的金属杆 MN 放置在水平桌面上 在外力作用下 t 0 时刻金 属杆以恒定速度 v 2m s 从 O 点开始向右滑动 在滑动过程中保持 MN 垂直于两导轨间夹角的平分线 且与导轨接触良好 已知导轨和金属杆 均足够长 sin37 0 6 cos37 0 8 求 在 t 6 0s 时 回路中的感应电动势的大小 在 t 6 0s 时 金属杆 MN 所受安培力的大小 在 t 6 0s 时 外力对金属杆 MN 所做功的功率 110 分 R 0 5t 3 分 I 3 7 分 P外 24W 0 2 cos 2 vtr E R 如图所示 de 和 fg 是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨 导 轨间距 离为 L 电阻忽略不计 在导轨的上端接电动势为 E 内阻为 r 的电 源 一质量为 m 电阻为 R 的导体棒以 ab 水平放置于导轨下端 e g 处 并 与导轨始终接触良好 导体棒与金属导轨 电源 开关构成闭合回路 整个装 置所处平面与水平匀强磁场垂直 磁场的磁感应强度为 B 方向垂直于纸面 向外 已知接通开关 S 后 导体棒 ab 由静止开始向上加速运动 求 丙 F t 0 F0 F0 2 1 F0 M B O N P Q v