24.(四川卷)(19分)如图所示,电源电动势。内阻,电阻。间距的两平行金属板水平放置,板间分布有垂直于纸面向里、磁感应强度的匀强磁场。闭合开关,板间电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,忽略空气对小球的作用,取

(1)当Rx=29Ω时,电阻消耗的电功率是多大?

(2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰,碰时速度与初速度的夹角为,则Rx是多少?

[答案]⑴0.6W;⑵54Ω。

[解析]⑴闭合电路的外电阻为

    Ω        ①

  根据闭合电路的欧姆定律

    A               ②

  R2两端的电压为

    V         ③

  R2消耗的功率为

    W                 ④

⑵小球进入电磁场做匀速圆周运动,说明重力和电场力等大反向,洛仑兹力提供向心力,根据牛顿第二定律

                         ⑤

                         ⑥

  连立⑤⑥化简得

                         ⑦

  小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°,根据几何关系得

                            ⑧

  连立⑦⑧带入数据

    V

  干路电流为

     A                 ⑨

    Ω           ⑩

11.(天津卷)(18分)如图所示,质量m1=0.1kg,电阻R1=0.3Ω,长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,相距0.4m的MM’、NN’相互平行,电阻不计且足够长。电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM’。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM’、NN’保持良好接触,当ab运动到某处时,框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.

(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;

(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1J,求该过程ab位移x的大小。

解析:(1)对框架的压力

                                   ①

框架受水平面的支持力

                              ②

依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力

                                  ③

中的感应电动势

                                         ④

中电流

                                ⑤

受到的安培力

               F                                  ⑥

框架开始运动时

                                         ⑦

由上述各式代入数据解得

                                  ⑧

(2)闭合回路中产生的总热量

                            ⑨

由能量守恒定律,得

                        ⑩

代入数据解得

                                        ⑾

 0  137268  137276  137282  137286  137292  137294  137298  137304  137306  137312  137318  137322  137324  137328  137334  137336  137342  137346  137348  137352  137354  137358  137360  137362  137363  137364  137366  137367  137368  137370  137372  137376  137378  137382  137384  137388  137394  137396  137402  137406  137408  137412  137418  137424  137426  137432  137436  137438  137444  137448  137454  137462  447348 

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