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如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MN,PQ、MN的电阻不计,间距为d=0.5m.P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场

网友投稿  2023-04-19 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨POMNPQMN的电阻不计,间距为d=0.5m.PM两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中.电阻均为r=0.1Ω,质量分别为m1=300gm2=500g的两金属棒L1L2平行的搁在光滑导轨上,现固定棒L1L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始做加速运动,试求:
(1)当电压表的读数为U=0.2V时,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能达到的最大速度vm.
(3)若在棒L2达到最大速度vm时撤去外力F,并同时释放棒L1,求棒L2达到稳定时的速度值.
(4)若固定棒L1,当棒L2的速度为v,且离开棒L1距离为S的同时,撤去恒力F,为保持棒L2做匀速运动,可以采用将B从原值(B0=0.2T)逐渐减小的方法,则磁感应强度B应怎样随时间变化(写出B与时间t的关系式)?

◎ 答案

(1)1.2m/s2     (2)16m/s      (3)10m/s       (4)

◎ 解析

解:(1)∵L1L2串联
∴流过L2的电流为:       ①      (2分)
L2所受安培力为:F=BdI="0.2N                 " ②     (2分)
    ③     (2分)
(2)当L2所受安培力F=F时,棒有最大速度vm,此时电路中电流为Im.
则:F=BdIm                       ④       (1分)
                      ⑤        (1分)
F=F                           ⑥       (1分)
由④⑤⑥得:    ⑦        (2分)
(3)撤去F后,棒L2做减速运动,L1做加速运动,当两棒达到共同速度v时,L2有稳定速度,对此过程有:
        ⑧      (2分)
    ⑨      (2分)
(4)要使L2保持匀速运动,回路中磁通量必须保持不变,设撤去恒力F时磁感应强度为B0t时刻磁感应强度为Bt,则:
B0dS=BtdS+vt)           ⑩       (3分)
                        (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MN,PQ、MN的电阻不计,间距为d=0.5m.P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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