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如图所示,间距为、半径为的内壁光滑的圆弧固定轨道,右端通过导线接有阻值为的电阻,圆弧轨道处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为。质量为、电阻为、长度也为的金-高二物理
题目简介
如图所示,间距为、半径为的内壁光滑的圆弧固定轨道,右端通过导线接有阻值为的电阻,圆弧轨道处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为。质量为、电阻为、长度也为的金-高二物理
题目详情
如图所示,间距为
、半径为
的内壁光滑的
圆弧固定轨道,右端通过导线接有阻值为
的电阻,圆弧轨道处于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为
。质量为
、电阻为
、长度也为
的金属棒,从与圆心等高的
处由静止开始下滑,到达底端
时,对轨道的压力恰好等于金属棒的重力2倍,不计导轨和导线的电阻,空气阻力忽略不计,重力加速度为
。求:
(1)金属棒到达底端时,电阻
两端的电压
多大;
(2)金属棒从
处由静止开始下滑,到达底端
的过程中,通过电阻
的电量
;
(3)用外力将金属棒以恒定的速率
从轨道的低端
拉回与圆心等高的
处的过程中,电阻
产生的热量
。
题型:计算题
难度:中档
来源:不详
答案
(1)
(2)
(3)
试题分析:(1)金属棒滑到轨道最低点时,根据牛顿定律有
①
根据题意
②
金属棒切割磁感线产生的电动势
③
金属棒产生的感应电流
④
电阻
两端的电压
⑤
由方程①②③④⑤式解得
⑥
(2)金属棒从ab处由静止开始下滑,到达底端cd的过程中,通过电阻R的电量:
⑦
根据欧姆定律有:
⑧
根据法拉第电磁感应定律有:
⑨
线框进入磁场过程中磁通量的变化量:
⑩
由以上各式解得:
⑾
(3)金属棒以恒定的速率
从轨道的低端
拉回与圆心等高的
处的过程中,金属棒垂直于磁场方向的速度
⑿
金属棒切割产生的电动势
⒀
电路中的电流
⒁
金属棒运动的时间
⒂
金属棒产生的热量
⒃
解得
⒄
评分标准:本题16分。第一问共5分,其中①③④⑤⑥式每式各1分;第二问共计5分,其中⑦⑧⑨⑩⑾式每式各1分。第三问共计6分。其中⑿⒀⒁⒂⒃⒄式每式各1分。
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如图所示,质量为m、带电量为+q
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如图所示,在x轴上方有垂直于纸
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