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电磁感应中的导轨类问题

动态分析导体棒与导轨问题1、一根导体棒在导轨上滑动(单导体问题)棒ab长为L,质量为m,电阻为R, 棒ab长为L,质量为m,电阻为R,导轨光滑,电阻不计。

导轨光滑,电阻不计。

开关闭合后,棒ab受安培力F=BLE/R,此时,a=BLE/mR,棒ab的速度增加一感应电动势BLv增加一安培力F=BIL减小一加速度a减小,当安培力F=0(a=0)时,v最大棒ab释放后下滑,此时a=gsin a 棒ab的速度v增加一一感应电动势E=BLv增加――感应电流增加一一安培力F增加一一加速度a减小,当安培力F=mgsin a时,v 最大。

2、两根导体棒在导轨上滑动(双导体问题)初速度不为零, 不受其他水平外力作用N Q N t / Q1尸V0 /示M / /M M /P P 意图质量=m i=m2 电阻=门=「2 质量=m i=m2 电阻=r i=r2 长度=L i=L2 长度=L i=L2分杆MN做边减速运动,杆PQ做变稳疋时,两杆的加速度为零,两杆的速度析加速运动,稳定时,两杆的加速度之比为i: 2为零,以相等的速度匀速运动。

初速度为零,受其他水平外力的作用\ 1;1*1N电一动一电”型动一电一动”型动一电一动”型1 . (2007山东济南)如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m 的金属棒ab.导轨地一端连接电阻 R ,其他电阻均不计,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直I 齐 科匕科于导轨平面向下,金属棒 ab 在一水平恒力F 作用下由静止起向右运动.贝则(卑*弓焉宦TA .随着ab 运动速度的增大,其加速度也增大B .外力F 对ab 做的功等于电路中产生的电能C .当ab 做匀速运动时,外力 F 做功的功率等于电路中的电功率D •无论ab 做何种运动,它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 2、如图所示,有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻 R ,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感强度为B , —根质量为 m 的金属杆从轨道上由静止滑下•经过足够长的时间 后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度V m ,则() A .如果B 增大,v m 将变大 B .如果 变大,V m 将变大 C .如果R 变大,v m 将变大 D .如果m 变小,v m 将变大3.如图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成角,两导轨上端用一电阻 R 相连,该装置处于匀强磁场中, 磁场方向垂直轨道平面向上。

质量为m 的金属杆ab ,以初速度V 0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度 h 后又返回到底端。

若运动过程中,金属杆保持与导轨垂直且接触良 好,并不计质量=m i =m 2 电阻=r i =r 2 长度=L I =L 2摩擦力f i =f 2, 电阻=r i =r 2质量=m i =m 2 长度=L I =L 2开始时,两杆做变加速运动;稳定时, 两杆以相同的加速度做匀变速直线运 动。

稳定时,若FW 2,则PQ 先变加速后匀 速运动;若F>2f ,则PQ 先变加速,之 后两杆匀加速运动。

FMP* Qr QF P金属杆ab的电阻及空气阻力,则(A .上滑过程中安培力的冲量比下滑过程大6、如图甲所示,光滑、且足够长的平行金属导轨 导轨间距离为L = 1m ,定值电阻R 1= 3Q , R 2= 1.5 Q 导轨上放一质量为 属杆,金属杆的电阻 的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面竖直 向下,现用一拉力F 沿水平方向拉金属杆, 使 金属杆由静止开始运动。

图乙所示为通过电阻 R i 中电流的平方随时间变化的 I I 2—t 图线,求:(1) 5s 末金属杆的动能。

B .上滑过程通过电阻 R 的电量比下滑过程多C .上滑过程通过电阻 R 产生的热量比下滑过程多D .上滑过程的时间比下滑过程长4.如图12-1-11所示,光滑的“n 型金属导体框竖直放置,质量为m 的金属棒MN 与框架接触良好。

磁感应强度分别为 B 1、B 2的有界匀强磁场方向相反,但 均垂直于框架平面,分别处在abed 和cdef 区域。

现从图示位置由静止释放金属棒 MN ,当金属棒进入磁场 B 1区域后,恰好作匀速运动。

说法中正确的有( A .若 B .若 C .若 D .若 以下B 2=B I , B 2=B I , B 2<B I , B 2>B I ,)金属棒进入 金属棒进入 金属棒进入 金属棒进入 B 2区域后将加速下滑; B 2区域后仍将保持匀速下滑; B 2区域后可能先加速后匀速下滑;B 2区域后可能先减速后匀速下5.如图所示,一足够长的“ n ”导体框架,宽度为 L ,其所在平面与水平面垂直,电阻可以忽略不计.设匀强磁场与导体框架的平面垂直,磁感应强度为 B .有一根导体棒ab 跨放在框架上,由静止释放导体棒沿框架竖直滑下, 且始终保持水平,它与框架间摩擦力为f ,如图所示,导体棒质量为 m ,有效电阻R ,则ab 下滑的最大速度以及此时消耗的电功率等于:()A (mg f)R A.B 2L 22(mg f) RB 2L 2B.mgRB^L 22 2_mgR c (mg f)RC. 2 2B L (mg f )2R2~2B 2L 2D.fRB 2L 2f 2RBVMN 、PQ 固定在同一水平面上,两 m = 1kg 的金 r = 1Q,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B = 0.8T(2)5s末安培力的功率。

HU<7(3) 5s内拉力F做的功。

电一动一电”型7、如图所示,两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E,导轨平面与水平面间的夹角0 =30°金属杆ab垂直导轨放置,导轨与金属杆接触良好。

整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中。

当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆静止状态。

若将磁场方向改为竖直向上,ab刚好处于要使金属杆仍保持静止状态,可以采取的措施是( )A .减小磁感应强度BB •调节滑动变阻器使电流减小C .减小导轨平面与水平面间的夹角D •将电源正负极对凋使电流方向改变&如图所示,通电导体棒有效长度为L,通过的电流为AC静止于水平导轨上,并和导轨垂直,棒的质量为m, I。

整个装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向和导轨平面的夹角为。

试求:⑴AC棒受到的摩擦力的大小和方向⑵导轨受到AC棒的压力的大小9、如图所示,长平行导轨PQ、MN光滑,相距I 0.5 m, 处在同一水平面中,磁感应强度B=0.8T的匀强磁场竖XI X XV X直向下穿过导轨面.横跨在导轨上的直导线ab的质量m=0.1kg、电阻R=0.8 Q导轨电阻不计.导轨间通过开关S将电动势E =1.5V、内电阻r =0.2 Q的电池接在M、P两端,试计算分析:XXX(1)在开关S刚闭合的初始时刻,导线ab的加速度多大?随后ab的加速度、速度如何变化?(2)在闭合开关S后,怎样才能使ab以恒定的速度u=7.5m/s沿导轨向右运动?试描述这时电路中的能量转化情况(通过具体的数据计算说明)三、双导体棒切割的模型10.两根水平平行固定的光滑金属导轨宽为L,足够长,在其上放置两根长也为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd,它们的质量分别为2m、m,电阻阻值均为R (金属导轨及导线的电阻均可忽略不计),整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。

c M■B (F X X B*X Xft(1)现把金属棒ab锁定在导轨的左端,如图甲,对cd施加与导轨平行的水平向右的恒力 F ,使金属棒cd 向右沿导轨运动,当金属棒 cd 的运动状态稳定时, 金属棒cd 的运动速度是多大? (2)若对金属棒ab 解除锁定,如图乙,使金属棒 cd 获得瞬时水平向右的初速度 V 0,当它们的运动状态达到稳定的过程中, 流过金属棒ab 的电量是多少?整个过程中 ab 和cd 相对运动的位移是多大? 11、两根相距为 L 的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水 平面内,另一边垂直于水平面。

质量均为 m 的金属细杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成 闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为 仏每根杆的电阻均为 整个装置处于磁感应强度大小为 B ,方向竖直向上的匀强磁场中。

当ab 杆在平行于水平导轨的拉力 F 作用下以速度v i 沿水平方向 导轨向右匀速运动时,cd 杆正以速度V 2 (v i 刊2)沿竖直方向导轨度为g 。

则以下说法正确的是 ( )U B L 2V 2 的大小为 2R +卩mg 的大小为 1 +"mg □A.ab 杆所受拉力FB.ab 杆所受拉力FC.cd 杆下落高度为 h 的过程中,整个回路中电流产生的焦耳热为D.ab 杆水平运动位移为 s 的过程中,整个回路中产生的总热量为R 导轨电阻不计。

2Rm 2g 2h『B 2L 2V 2U B L 2V 2SF s + 2R12.如图所示,足够长的的光滑平行导轨水平放置,电阻不计,MN部分的宽度为2L,PQ部分的宽度为L,金属棒a和b的质量m a=2m b=2m,其电阻大小R a=2R\b=2R,a 和b分别在MN和PQ上,垂直导轨且相距足够远,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,开始a棒向右的速度为V0, b棒静止,两棒运动时始终保持平行且a总在MN上运动,b总在PQ上运动Q。

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