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1. 我国最早的实验性电磁炮是303EMG型,在1988年进行的第一次试射,当时发射的炮弹只有30克。随后在哈工大、河北炮兵工程学院等22所大学和研究所开展了电磁发射研究。某电磁炮装置如图,间距为L足够长的光滑水平导轨与电源串联,电源电动势为E、内阻为r,两根导体棒平行放置在导轨上,导轨电阻忽略不计,左右两导体棒的质量相等,均为m,电阻均为R。下列说法正确的是( )
A.
最终左右两导体棒的速度之比为
B.
最终左右两导体棒的速度相等
C.
最终通过左右两导体棒的电量之比为
D.
电路中产生的总热量为
【考点】
电磁感应中的动力学问题;
【答案】
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多选题
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1. 如图所示,平行长直光滑金属导轨倾斜固定放置,导轨所在平面的倾角为
, 导轨下端接有阻值为
的电阻,导轨间距为
, 整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为
。质量为
、长为
、电阻也为
的金属棒垂直放在导轨上,金属棒在沿导轨平面且与棒垂直的拉力
作用下从静止开始沿导轨向上运动,拉力做功的功率恒定,当金属棒的速度为
时,金属棒的加速度为0,金属导轨的电阻不计,金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,重力加速度取
, 则( )
A.
拉力做功的功率为
B.
金属棒运动过程中的最大加速度为
C.
当金属棒的加速度为
时,金属棒的速度大小为
D.
当电阻
的功率为
时,拉力
的大小为
多选题
普通
2. 如图所示,电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上,Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加,Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中
a
处由静止释放,进入Ⅱ区后,经
b
下行至
c
处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下行和上行的过程中,以下叙述正确的是( )
A.
金属棒下行过
b
时的速度大于上行过
b
时的速度
B.
金属棒下行过
b
时的加速度大于上行过
b
时的加速度
C.
金属棒不能回到无磁场区
D.
金属棒能回到无磁场区,但不能回到
a
处
多选题
困难
3. 如图所示,足够长的水平光滑金属导轨所在空间中,分布着垂直于导轨平面方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B.两导体棒a、b均垂直于导轨静止放置。已知导体棒a质量为2m,导体棒b质量为m;长度均为l,电阻均为r;其余部分电阻不计。现使导体棒a获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度v
0
. 除磁场作用外,两棒沿导轨方向无其他外力作用。在两导体棒运动过程中,下列说法正确的是( )
A.
任何一段时间内,导体棒b动能增加量跟导体棒a动能减少量的数值总是相等的
B.
任何一段时间内,导体棒b动量改变量跟导体棒a动量改变量总是大小相等、方向相反
C.
全过程中,通过导体棒b的电荷量为
D.
全过程中,两棒共产生的焦耳热为
多选题
普通
1. 定义“另类加速度”
,
A
不变的运动称为另类匀变速运动。若物体运动的
A
不变,则称物体做另类匀变速运动。如图所示,光滑水平面上一个正方形导线框以垂直于一边的速度穿过一个匀强磁场区域(磁场宽度大于线框边长)。导线框电阻不可忽略,但自感可以忽略不计。已知导线框进入磁场前速度为
v
1
, 穿出磁场后速度为
v
2
。下列说法中正确的是( )
A.
线框在进入磁场的过程中,速度随时间均匀增加
B.
线框在进入磁场的过程中,其另类加速度
A
是变化的
C.
线框完全进入磁场后,在磁场中运动的速度为
D.
线框完全进入磁场后,在磁场中运动的速度为
单选题
普通
2. 如图所示,光滑水平面上的正方形导线框,以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是( )
A.
线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B.
线框出磁场的过程中做匀减速直线运动
C.
线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等
D.
线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等
单选题
普通
3. 如图所示,光滑平行金属导轨与水平面成一定角度,两导轨上端用一定值电阻相连,该装置处于一匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上。现有一金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v
0
从导轨底端开始运动,然后又返回到出发位置。在运动过程中,ab与导轨垂直且接触良好,不计ab和导轨的电阻,则在下列图像中,能正确描述金属棒ab的速度与时间关系的是( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
1. 如图所示,水平面上固定一半径r=1.0m的光滑金属圆环和两条平行光滑金属导轨,一根长为2r、阻值R=1.0Ω的均匀金属棒ac沿半径放置在光滑金属圆环上(b为ac棒中点),一端固定在过圆心的竖直导电转轴上;平行导轨间距l=1.0m,两导轨通过导线及开关S分别与金属圆环及竖直导电转轴连接,导轨左端接有阻值R=1.0Ω的定值电阻,垂直导轨放置着长也为l、质量m=1.0kg、阻值R=1.0Ω的金属棒de,整个装置处于磁感应强度大小B=1.0T、方向竖直向上的匀强磁场中。现固定金属棒de,闭合开关S,使金属棒ac以角速度ω=6.0rad/s顺时针匀速转动。导轨及金属圆环电阻均不计。
(1)
求金属棒ac两端的电势差;
(2)
若金属棒de可自由移动,闭合开关S,求金属棒de匀速运动时的速度大小;
(3)
若金属棒de可自由移动,闭合开关S,当金属棒de匀速运动后断开开关S,求断开开关S后金属棒de继续运动的距离。
解答题
困难
2. 如图所示,足够长的轨道
与
平行放置,轨道间距为L,其中
、
部分光滑,与水平面夹角为θ,
、
部分水平,接触面粗糙。整个轨道处于磁场中,轨道
部分的匀强磁场垂直轨道平面向上,轨道
部分的匀强磁场垂直轨道平面向下,磁感应强度大小均为B。完全相同的导体棒c、d质量为m、电阻为R、长为L,初始时导体棒d锁定在
附近,导体棒c在倾斜轨道上由静止释放,一段时间后开始匀速运动。不计轨道电阻和空气阻力,重力加速度为g,整个过程两导体棒和轨道均接触良好且始终相互垂直。
(1)
求导体棒c下滑的最大速度;
(2)
导体棒d解除锁定,同时导体棒c获得向下的初速度
, 经一段时间后两导体棒做匀速运动,求:
①导体棒d与水平轨道间的动摩擦因数μ和导体棒c速度大小为
时导体棒d的加速度大小a;
②匀速运动时两导体棒的速度
和
的大小。
解答题
困难
3. 如图所示,两根足够长光滑平行金属导轨倾斜地固定在绝缘水平面上,倾角为
, 两导轨之间的距离为
, 水平虚线1、2间的距离为
, 水平虚线1、2间以及水平虚线2、3间分别存在垂直导轨平面向上和垂直导轨平面向下的匀强磁场,且磁感应强度大小均为
, 两粗细相同的导体棒由同种材料制成,导体棒MN的长度为l,导体棒PQ的长度为2l,导体棒MN垂直导轨置于虚线2、3间,导体棒PQ由虚线1上方
处垂直导轨静止释放,同时在导体棒MN上施加一平行导轨平面的外力F,导体棒MN始终保持静止。导体棒PQ刚越过虚线1时外力F刚好为零,且导体棒PQ到达虚线2前已做匀速直线运动,导体棒MN的电阻值为
, 重力加速度g取
, 金属导轨电阻不计。求:
(1)
导体棒MN的质量m和导体棒PQ匀速时外力F的大小;
(2)
导体棒PQ从释放到虚线2的过程,导体棒MN上产生的热量;
(3)
导体棒PQ从释放到虚线2的过程,流过导体棒MN的电荷量。
解答题
困难
1. 如图,两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上,在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上,与导轨垂直,且接触良好,导轨电阻忽略不计,整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时,电容器所带的电荷量为Q,合上开关S后,( )
A.
通过导体棒
电流的最大值为
B.
导体棒MN向右先加速、后匀速运动
C.
导体棒
速度最大时所受的安培力也最大
D.
电阻R上产生的焦耳热大于导体棒
上产生的焦耳热
多选题
困难
2. 如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨
和
,
与
平行,
是以O为圆心的圆弧导轨,圆弧
左侧和扇形
内有方向如图的匀强磁场,金属杆
的O端与e点用导线相接,P端与圆弧
接触良好,初始时,可滑动的金属杆
静止在平行导轨上,若杆
绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有( )
A.
杆
产生的感应电动势恒定
B.
杆
受到的安培力不变
C.
杆
做匀加速直线运动
D.
杆
中的电流逐渐减小
多选题
普通
3. 迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中,沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成,它们之间的导体绳沿地球半径方向,如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下,导体绳中形成指向地心的电流,等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力,可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H,导体绳长为
,地球半径为R,质量为M,轨道处磁感应强度大小为B,方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得,电池电动势为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通