双杆切割磁感线模型Word格式文档下载.docx
《双杆切割磁感线模型Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《双杆切割磁感线模型Word格式文档下载.docx(12页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
和
,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。
两杆与导轨构成的回路的总电阻为
F为作用于金属杆
上的竖直向上的恒力。
已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。
(
;
)
二、在水平导轨上的“双杆滑动”问题
(一)等间距水平导轨,无水平外力作用(安培力除外)
4、够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为l,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图4所示,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余电阻不计,整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,设两导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行,开始时棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度v0,若两导体棒在运动中始终不接触,求:
(1)运动中产生焦耳热最多是多少?
)
(2)当ab棒的速度变为初速度的
时,cd棒的加速度是多少?
5、如图5,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为
,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为
两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为
,已知:
杆1被外力拖动,以恒定的速度
沿导轨运动;
达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
6、如图6所示,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成.其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r.另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径为R,所对圆心角为60°
求:
(1)ab棒在N处进入磁场区速度多大?
)此时棒中电流是多少?
(2)cd棒能达到的最大速度是多大?
)(3)ab棒由静止到达最大速度过程中,系统所能释放的热量是多少?
(二)不等间距水平导轨,无水平外力作用(安培力除外)
7、如图7所示,光滑导轨
、
等高平行放置,
间宽度为
间宽度的3倍,导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中,左侧呈弧形升高。
是质量均为
的金属棒,现让
从离水平轨道
高处由静止下滑,设导轨足够长。
试求:
(1)
棒的最终速度;
,
);
(2)全过程中感应电流产生的焦耳热。
(
8、如图8所示,abcd和a/b/c/d/为水平放置的光滑平行导轨,区域内充满方向竖直向上的匀强磁场。
ab、a/b/间的宽度是cd、c/d/间宽度的2倍。
设导轨足够长,导体棒ef的质量是棒gh的质量的2倍。
现给导体棒ef一个初速度v0,沿导轨向左运动,当两棒的速度稳定时,两棒的速度分别是多少?
(三)等间距水平导轨,受水平外力作用(安培力除外)
9、如图9,两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感强度
的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。
导轨间的距离
,两根质量均为
的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为
在
时刻,两杆都处于静止状态。
现有一与导轨平行,大小为0.20N的恒力
作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。
经过
,金属杆甲的加速度为
,求此时两金属杆的速度各为多少?
=8.15m/s;
=1.85m/s)
10、如图10所示,相距为l,在足够长度的两条光滑平行导轨上,平行放置着质量和电阻均相同的两根滑杆ab和cd,导轨的电阻不计,磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下,开始时,ab和cd都处于静止状态,现ab杆上作用一个水平方向的恒力F,下列说法中正确的是:
A.cd向左运动 B.cd向右运动
C.ab和cd均先做变加速运动,后作匀速运动
D.ab和cd均先做变加速运动,后作匀加速运动
三、在特殊导轨上的“双杆滑动”问题
11、如图11所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为
的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻。
导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触。
斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。
现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止。
当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨。
当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动。
已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计。
求:
(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度I,与定值电阻R中的电流强度IR之比;
(2:
1)
(2)a棒质量ma;
(3m/2)
(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。
(7mgsin
/2)
12、如图12所示,在磁感应强度大小为B,方向垂直向上的匀强磁场中,有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨,在导轨面上各放一根完全相同的质量为
的匀质金属杆
,开始时两根金属杆位于同一竖起面内且杆与轨道垂直。
设两导轨面相距为H,导轨宽为L,导轨足够长且电阻不计,金属杆单位长度的电阻为r。
现有一质量为
的不带电小球以水平向右的速度
撞击杆
的中点,撞击后小球反弹落到下层面上的C点。
C点与杆
初始位置相距为S。
(1)回路内感应电流的最大值;
(2)整个运动过程中感应电流最多产生了多少热量;
(3)当杆
与杆
的速度比为
时,
受到的安培力大小。
答案:
(1)
(2)Q=
(3)F=
。
13、两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图13所示放置,它们各有一边在同一水平内,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μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。
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V1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度V2向下匀速运动。
重力加速度为g。
以下说法正确的是( )
A.ab杆所受拉力F的大小为μmg+
B.cd杆所受摩擦力为零
C.回路中的电流强度为
D.μ与V1大小的关系为μ=
14、如图14所示,ab和cd是固定在同一水平面内的足够长平行金属导轨,ae和cf是平行的足够长倾斜导轨,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中。
在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1,在倾斜导轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2,两棒与导轨间接触良好,构成一个闭合回路。
已知磁场的磁感应强度为B,导轨间距为L,倾斜导轨与水平面夹角为θ,导体棒1和2质量均为m,电阻均为R。
不计导轨电阻和一切摩擦。
现用一水平恒力F作用在棒1上,从静止开始拉动棒1,同时由静止开始释放棒2,经过一段时间,两棒最终匀速运动。
忽略感应电流之间的作用,试求:
(1)水平拉力F的大小;
(2)棒1最终匀速运动的速度v1的大小。
小结: