题目内容

如图所示为足够长的光滑斜面导轨MM'和NN'，斜面的倾角θ=30°，导轨相距为d，上端M和N用导线相连，并处于垂直斜面向上的均匀磁场中，磁场的磁感强度的大小随时间t的变化规律为=kt，其中k为常数。质量为m的金属棒ab垂直导轨放在M、N附近，从静止开始下滑，通过的路程为L时，速度恰好达到最大，此时磁场的磁感强度的大小为．设金属棒的电阻为R，导轨和导线的电阻不计。求：

(1)金属棒达到的最大速度．
(2)金属棒从静止开始下滑L的过程中所产生的热量。
 
（1）        （2）

(1)ab下滑的路程为L时，切割磁感线产生感应电动势为
由于abMN回路的磁通量增大，产生感应电动势为
依右手定则和楞次定律，可判定同方向，电路中感应电流为
I=（）/R ③
在此位置，ab棒速度最大，则ab棒速度最大，则ab棒受到磁场力为
F=Id=mg·sinθ ④ 
联立①、②、③、④式得：
练习册系列答案
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Π型光滑金属导轨对水平地面倾斜固定，空间有垂直于导轨平面的磁场，将一根质量为m的金属杆ab垂直于导轨放置，如图9，金属杆ab从高度h1处释放后，到达高度为h2的位置（如图中虚线所示），其速度为v，在此过程中，设重力G和磁场力F对杆ab做的功分别为WG和WF，回路中产生的焦耳热为Q，那么以下关系式中正确的是
A．mv2 > mgh1一mgh2+WFB．mv2=WG+WF
C．mv2 + Q = WG+WFD．mv2+Q = WG
MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图所示(   )
A．若固定ab，使cd向右滑动，abcd回路有电流，电流方向由a到b到d到c
B．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abcd回路有电流，电流方向由c到d到b到a
C．若ab向左、cd向右同时运动，则abcd回路电流为零
D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd＞vab，则abcd回路有电流，电流方向由c到d到b到a
如图所示，两个金属轮A1、A2，可绕通过各自中心并与轮面垂直的固定的光滑金属细轴O1和O2转动，O1和O2相互平行，水平放置。每个金属轮由四根金属辐条和金属环组成，A1轮的辐条长为a1、电阻为R1，A2轮的辐条长为a2、电阻为R2，连接辐条的金属环的宽度与电阻都可以忽略。半径为a0的绝缘圆盘D与A1同轴且固连在一起。一轻细绳的一端固定在D边缘上的某点，绳在D上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P。当P下落时，通过细绳带动D和A1绕O1轴转
动。转动过程中，A1、A2保持接触，无相对滑动；两轮与各自细轴之间保持良好的电接触；两细轴通过导线与一阻值为R的电阻相连。除R和A1、A2两轮中辐条的电阻外，所有金属的电阻都不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与转轴平行。现将P释放，试求P匀速下落时的速度。
如图所示，金属杆ab放在两水平放置的长直平行金属导轨上，导轨电阻不计，导轨间的宽度为1.0m，其间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T，现用导线与插入电解槽中的两惰性电极C，D相连，回路的总电阻为2Ω，电解液为500mL的CuSO4溶液，现对棒施加一大小为3N的水平恒力，棒恰好开始运动，最后达到稳定状态，从棒开始运动到棒达到稳定状态的过程中，C，D中的某电极增重3.2mg．(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积的变化)

(1)写出电极D的反应式；
(2)写出电解CuSO4溶液的化学方程式；
(3)棒达到稳定状态时的速度为多大？
(4)ab棒刚达到稳定速度时，溶液中氢离子浓度约为多少？
(5)从棒开始运动到达到稳定过程中，棒ab移动的距离？
 
如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键S．导体捧ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4Ω，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=1T．当导体棒由静止释放0.8s后，突然闭合电键S，不计空气阻力．设导轨足够长．

（1）试分析在电键S合上前、后，ab棒的运动情况。
（2）在ab棒的整外运动过程中，棒的最大速度和最终
速度的大小(g取10m/s2).
如图所示，两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成α=53º角，导轨间距离L=0.8m.其上端接一电源和一固定电阻，电源的电动势E=1.5V,其内阻及导轨的电阻可忽略不计. 固定电阻R=4.5Ω.导体棒ab与导轨垂直且水平，其质量m=3×10-2kg,电阻不计. 整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T.(g=10m/s2  sin53º="0.8 " cos53º="0.6" )

（1）将ab棒由静止释放，最终达到一个稳定的速度，求此时电路中的电流；
（2）求ab稳定时的速度；
（3）求ab棒以稳定速度运动时电路中产生的焦耳热功率PQ及ab棒重力的功率PG.
从计算结果看两者大小关系是怎样的？请解释为什么有这样的关系？
如图12－4－8所示，MN和PQ为平行放置的光滑金属导轨，其电阻不计，ab、cd为两根质量均为m的导体棒，垂直置于导轨上，导体棒有一定电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，原来两导体棒都静止，当ab棒受到瞬时冲量而向右以速度运动后，（设导轨足够长，磁场范围足够大，两棒不相碰）（     ）
A．cd棒先向右做加速运动，然后做减速运动
B．cd棒向右做匀加速运动
C．ab棒和cd棒最终将以的速度匀速向右运动
D．从开始到ab、cd都做匀速运动为止，在两棒的电阻上消耗的电能是
如图，两水平放置的、足够长的、平行的光滑金属轨道，其间距为L，电阻不计，轨道间为磁感强度B，方向竖直向上的匀强磁场，静置于轨道上的裸金属杆ab、cd的质量与电阻分别为．现使ab杆以初动能Ek沿轨道向左运动直到后来ab杆、cd杆再达到平衡．求CD杆上产生的热量是多少?(其它能量损耗不计)

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