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如图所示,水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,左端通过导线与阻值为2Ω的电阻R连接,右端通过导线与阻值为4Ω的小灯泡L连接;在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长为2mCDEF区域内磁场的磁感应强度B如图所示随时间t变化;在t=0s时,一阻值为2Ω的金属棒在恒力F作用下由静止从AB位置沿导轨向右运动,当金属棒从AB位置运动到EF位置的全过程中,小灯泡的亮度都没有变化。求:⑴通过小灯泡的电流强度;⑵恒力F的大小;⑶金属棒的质量。
⑴0.1A  ⑵0.3N ⑶1.2kg
⑴金属棒未进入磁场,电路总电阻R=R+RL=5Ω      ①
回路中的感应电动势E=="0.5V         " ②
通过灯泡的电流  IL=="0.1A           " ③
⑵因灯泡亮度不变,故在t=4s末金属棒刚好进入磁场,且做匀速运动,此时金属棒中的电流为
I=IR+IL=0.3A            ④
恒力F的大小为 F=F=BId=2×0.3×0.5N="0.3N    " ⑤
⑶金属棒进入磁场后回路中的总电阻   ⑥
金属棒中感应电动势 E=Bdv=I="1v       " ⑦
t=4s末金属棒的速度 v=="1m/s    " ⑧
 0~4s金属棒的加速度  a=v/t=0.25m/s2        ⑨
由F="ma" 得金属棒的质量  m=F/a=1.2kg
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,平行金属导轨光滑并且固定在水平面上,导轨一端连接电阻R,其它电阻不计,垂直于导轨平面有一匀强磁场,磁感应强度为B,当一质量为m的金属棒ab在水平恒力F作用下由静止向右滑动(  )
A.棒从静止到最大速度过程中,棒的加速度不断增大
B.棒从静止到最大速度过程中,棒克服安培力所做的功等于棒的动能的增加量和电路中产生的内能
C.棒ab作匀速运动阶段,外力F做的功等于电路中产生的内能
D.无论棒ab做何运动,它克服安培力做的功一定等于电路中产生的内能

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,边长为L的正方形金属框,匝数为n,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘,金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外.磁场随时间变化规律为B=kt(k>0),已知细线所能承受的最大拉力为2mg,下列说法正确的是(   )
A.线圈的感应电动势大小为nk·
B.细绳拉力最大时,金属框受到的安培力大小为mg
C.从t=0开始直到细线会被拉断的时间为
D.以上说法均不正确

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,两根互相绝缘的通电长直导线,正交地放在水平面上。两个相同的闭合圆形线圈a、b放在同一水平面上,两线圈的圆心到两导线的距离都是d。设两直导线中的电流强度相等,方向如图所示。若两根导线中的电流以相同的变化率均匀减小。则 (      )
A.a中有顺时针方向的感应电流,b中无感应电流
B.b中有顺时针方向的感应电流,a中无感应电流
C.a中有逆时针方向的感应电流,b中无感应电流
D.b中有逆时针方向的感应电流,a中无感应电流

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,磁感应强度的方向垂直于轨道平面斜向下,当磁场从零均匀增大时,金属杆ab始终处于静止状态,则金属杆受到的静摩擦力将     (   )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.先逐渐增大,后逐渐减小
D.先逐渐减小,后逐渐增大

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流,外环中原来无电流。当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?方向如何?

 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

距地面某一高度处在水平面内固定一个闭合导线环,在它的正上方距地h高处有一质量为m、竖直放置的小条形磁铁,将其释放做初速为零的下落运动,刚好不接触地穿过导线环,落地前的瞬时速度为V.如果忽略空气阻力,则(  )
A.V=
2gh
B.
1
2
mv2=mgh
C.导体环获得的电能E=
1
2
mv2-mgh
D.导体环增加的内能△E=mgh-
1
2
mv2

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,AB、CD是处在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B1的匀强磁场的两条金属导轨(足够长),导轨宽度为d,导轨通过导线分别与平行金属板MN相连,有一与导轨垂直且始终接触良好的金属棒ab以某一速度沿着导轨做匀速直线运动。在y轴的右方有一磁感应强度为B2的方向垂直纸面向外的匀强磁场,在x轴的下方有一场强为E的方向平行x轴向右的匀强电场。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子在M板由静止经过平行金属板MN,然后以垂直于y轴的方向从F处沿直线穿过y轴,而后从x轴上的G处以与x轴正向夹角为60°的方向进入电场和磁场叠加的区域,最后到达y轴上的H点。已知OG长为l,不计粒子的重力。求:

(1)金属棒ab做匀速直线运动速度的大小B?
(2) 粒子到达H点时的速度多大?
(3)要使粒子不能回到y轴边界, 电场强度以满足什么条件?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(14分) 如图所示,两根竖直放置的平行光滑金属导轨,上端接阻值R=3 Ω的定值电阻.水平虚线间有与导轨平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的高度为d=0.3 m.导体棒a的质量ma=0.2 kg,电阻Ra=3 Ω;导体棒b的质量mb=0.1 kg,电阻Rb=6 Ω.它们分别从图中P、Q处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,且都能匀速穿过磁场区域,当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10 m/s2,不计a、b之间的作用,整个过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好,导轨电阻忽略不计.求:

(1)在整个过程中,a、b两棒克服安培力做的功分别是多少;
(2)a、b棒进入磁场的速度;
(3)分别求出P点和Q点距A1的高度.

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