電磁感應(yīng)單桿模型專項訓(xùn)練(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電磁感應(yīng)單桿模型1如圖所示，固定于水平面的U形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強磁場中（磁場足夠大），磁場的磁感應(yīng)強度為B，點a、b是U形導(dǎo)線框上的兩個端點。水平向右恒力F垂直作用在金屬棒MN上，使金屬棒MN以速度v向右做勻速運動。金屬棒MN長度為L，恰好等于平行軌道間距，且始終與導(dǎo)線框接觸良好，不計摩擦阻力，金屬棒MN的電阻為R。已知導(dǎo)線ab的橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子電量為e，電子定向移動的平均速率為v。導(dǎo)線ab的電阻為R，忽略其余導(dǎo)線框的電阻。則，在時間內(nèi)A導(dǎo)線ab中自由電子從a向b移動B金屬棒MN中產(chǎn)生的焦耳熱Q=FLbC導(dǎo)線ab受到的安培力大小F安

2、=nSLevBD通過導(dǎo)線ab橫截面的電荷量為2如圖所示，足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，勻強磁場的磁感應(yīng)強度B2.0T，方向垂直于導(dǎo)軌平面向外，導(dǎo)體棒ab長L0.2 m（與導(dǎo)軌的寬度相同，接觸良好），其電阻r1.0 ，導(dǎo)軌電阻不計。當(dāng)導(dǎo)體棒緊貼導(dǎo)軌勻速下滑時，兩只均標(biāo)有“3V，1.5 W”字樣的小燈泡恰好正常發(fā)光。求：（1）通過導(dǎo)體棒電流的大小和方向；（2）導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小。3.如圖所示，兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角=37°的絕緣斜面上，頂部接有 一阻值R=3的定值電阻，下端開口，軌道間距L=1 m。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向上。質(zhì)

3、量m=1kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，ab在導(dǎo)軌之間的電阻r=1，電路中其余電阻不計。金屬棒ab由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運動時始終垂直于導(dǎo)軌，且與導(dǎo)軌接觸良好。不計空氣阻力影響。已知金屬棒ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2。 求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運動的最大速度vm；求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運動過程中，電阻R上的最大電功率PR；若從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱總共為1.5J，求流過電阻R的總電荷量q。4（12分）如圖所示，光滑軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置，其間距d=1.0m，右端通過

4、導(dǎo)線與阻值R=2.0的電阻相連，在正方形區(qū)域CDGH內(nèi)有豎直向下的勻強磁場. 一質(zhì)量m=100g、阻值r=0.5的金屬棒，在與金屬棒垂直、大小為F=0.2N的水平恒力作用下，從CH左側(cè)x=1.0m處由靜止開始運動，剛進入磁場區(qū)域時恰好做勻速直線運動. 不考慮導(dǎo)軌電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸. 求： （1）勻強磁場磁感應(yīng)強度B的大?。唬?）金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中電阻R所產(chǎn)生的焦耳熱；（3）其它條件不變，如果金屬棒進入磁場時立即撤掉恒力F，試討論金屬棒是否能越過磁場區(qū)域并簡要說明理由.5如圖15所示，MMNN為放置在粗糙絕緣水平 面上的U型金屬框架，MM和NN相互平行且足夠長，間距

5、l=0.40m，質(zhì)量M=0.20kg。質(zhì)量m=0.10kg的導(dǎo)體棒ab垂直于MM和NN放在框架上，導(dǎo)體棒與框架的摩擦忽略不計。整個裝置處于豎直向下的勻磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.50T。t=0時，垂直于導(dǎo)體棒ab施加一水平向右的恒力F=2.0N，導(dǎo)體棒ab從靜止開始運動；當(dāng)t=t1時，金屬框架將要開始運動，此時導(dǎo)體棒的速度v1=6.0m/s；經(jīng)過一段時間，當(dāng)t=t2時，導(dǎo)體棒ab的速度v2=12.0m/s；金屬框架的速度v3=0.5m/s。在運動過程中，導(dǎo)體棒ab始終與MM和NN垂直且接觸良好。已知導(dǎo)體棒ab的電阻r=0.30，框架MN部分的阻值R=0.10，其余電阻不計。設(shè)框架與水平面間的最大

6、靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2。求：（1）求動摩擦因數(shù)；（2）當(dāng)t=t2時，求金屬框架的加速度；（3）若在0t1這段時間內(nèi)，MN上產(chǎn)生的熱量 Q=0.10J，求該過程中導(dǎo)體棒ab位移x的 大小。6.（12分）如圖1所示，兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m。導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面斜向上，磁感應(yīng)強度大小為B。金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連。不計一切摩擦，不計導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g?，F(xiàn)在閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放。（1）判

7、斷金屬棒ab中電流的方向；（2）若電阻箱R2接入電路的阻值為0，當(dāng)金屬棒下降高度為h時，速度為v，求此過程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q；vm/(m·s-1)（3）當(dāng)B=0.40T，L=0.50m，37°時，金屬棒能達到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關(guān)系，如圖2所示。取g = 10m/s2，sin37°= 0.60，cos37°= 0.80。求阻值R1和金屬棒的質(zhì)量m。7（10分）如圖所示，U形導(dǎo)線框MNQP水平放置在 磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場中，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，導(dǎo)線MN和PQ足夠長，間距為L0.5m，橫跨在導(dǎo)線框上的導(dǎo)體棒ab

8、的質(zhì)量m=0.1kg,電阻r=1.0，接在NQ間的電阻R=4.0，電壓表為理想電表，其余電阻不計。若導(dǎo)體棒在水平外力作用下以速度=2.0m/s向左做勻速直線運動，不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)線框間的摩擦。求：（1）通過導(dǎo)體棒ab的電流大小和方向；（2）電壓表的示數(shù)；（3）若某一時刻撤去水平外力，則從該時刻起，在導(dǎo)體棒的運動的過程中，回路中產(chǎn)生的熱量。8（8分）如圖15所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，整套裝置處于勻強磁場中。金屬桿ab中通有大小為I的電流。已知重力加速度為g。（1）若勻強磁

9、場方向垂直斜面向下，且不計金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦，金屬桿ab靜止在軌道上，求磁感應(yīng)強度的大小；（2）若金屬桿ab靜止在軌道上面，且對軌道的壓力恰好為零。試說明磁感應(yīng)強度大小和方向應(yīng)滿足什么條件；（3）若勻強磁場方向垂直斜面向下，金屬桿ab與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。欲使金屬桿ab靜止，則磁感應(yīng)強度的最大值是多大。9（8分）如圖13所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為q=30°的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L=20cm。一根質(zhì)量為m=10g的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，且接觸良好，整套裝置處于勻強磁場中。已知電源電動勢E=1

10、2V，內(nèi)阻r=1.0W，電阻R=11W。g取10m/s2，忽略金屬導(dǎo)軌和金屬桿ab的電阻。求：（1）通過金屬桿ab的電流；（2）若勻強磁場方向垂直斜面向下，且不計金屬桿ab和導(dǎo)軌之間的摩擦，金屬桿ab靜止在軌道上，求磁感應(yīng)強度的大??；（3）如果金屬桿ab與導(dǎo)軌之間有摩擦，且動摩擦因數(shù)m=0.20。若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，欲使桿ab靜止，所加勻強磁場方向垂直斜面向下，則磁感應(yīng)強度B的大小應(yīng)滿足什么條件。10（12分）如圖22所示，兩根電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距d=0.40m，一端與阻值R=0.15的電阻相連。導(dǎo)軌間x0一側(cè)存在一個方向與導(dǎo)軌平面垂直的磁場，

11、磁感應(yīng)強度沿x方向均勻減小，可表示為。一根質(zhì)量m=0.80kg、電阻r=0.05的金屬棒置于導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從x=0處以初速度v0=0.50m/s沿導(dǎo)軌向右運動。已知運動過程中電阻上消耗的功率不變。 （1）求金屬棒在x=0處時回路中的電流；（2）求金屬棒在x=2.0m處速度的大??；（3）金屬棒從x=0運動到x=2.0m的過程中：a在圖23中畫出金屬棒所受安培力FA隨x變化的關(guān)系圖線；b求外力所做的功。11（13分）如圖，在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，兩根足夠長的平行光滑金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L。一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好。軌道和導(dǎo)體棒的電阻均不計。圖1（1）如圖1，若軌道左端MP間接一阻值為R的電阻，導(dǎo)體棒在拉力F的作用下以速度v沿軌道做勻速運動。請通過公式推導(dǎo)證明：在任意一段時間t內(nèi)，拉力F所做的功與電路獲取的電能相等。（2）如圖2，若軌道左端接一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電