如圖所示,間距為L=0.5m的平行光滑導(dǎo)軌由水平部分和傾角為θ=30°的斜面部分平滑連接而成。整個導(dǎo)軌上有三個區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.2T,其中Ⅰ區(qū)磁場垂直于水平導(dǎo)軌但方向未知,Ⅱ區(qū)磁場方向豎直向下,Ⅲ區(qū)磁場下邊界位于斜面底端且方向垂直于斜面向下,Ⅰ區(qū)寬度足夠大,Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)的寬度均為d=0.3m。除Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)之間的導(dǎo)軌由絕緣材料制成外,其余導(dǎo)軌均由電阻可以忽略的金屬材料制成且接觸良好。兩根質(zhì)量均為m=0.1kg、電阻均為r=0.02Ω的金屬棒垂直于水平部分的導(dǎo)軌放置,初始時刻a棒靜置于Ⅰ區(qū)、b棒靜置于Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)間的無磁場區(qū)。水平導(dǎo)軌左側(cè)接有電源和電容為C=1F的電容器,斜面導(dǎo)軌上端接有阻值為R=0.02Ω的電阻,且斜面上還固定著一根絕緣輕彈簧。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S接“1”對電容器充滿電后,切換至“2”,電容器連通a棒,a棒會在Ⅰ區(qū)達(dá)到穩(wěn)定速度后進(jìn)入Ⅱ區(qū),然后與無磁場區(qū)的b棒碰撞后變成個聯(lián)合體,聯(lián)合體耗時t=0.12s穿越Ⅲ區(qū)后繼續(xù)沿斜面向上運(yùn)動x=0.2m并把彈簧壓縮到最短,然后聯(lián)合體和彈簧都被鎖定,已知鎖定后的彈簧彈性勢能Ep=0.2J。不計聯(lián)合體從水平面進(jìn)入斜面的能量損失,忽略磁場的邊界效應(yīng)。則:
(1)Ⅰ區(qū)磁場方向(“豎直向上”或“豎直向下”)和即將出Ⅲ區(qū)時聯(lián)合體所受的安培力大小F;
(2)a棒通過Ⅱ區(qū)時,a棒上產(chǎn)生的焦耳熱Qa;
(3)電源的電動勢E。
【考點(diǎn)】含容電路的動態(tài)分析;電磁感應(yīng)過程中的能量類問題;導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢;動量定理的內(nèi)容和應(yīng)用.
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:413引用:2難度:0.1
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1.如圖甲所示的電路中,電阻R1=R2=R,D為理想二極管,n匝圓形金屬線圈半徑為r1,圓心為O,電阻為R,其余導(dǎo)線的電阻不計。半徑為r2(r2<r1)、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(垂直紙面向內(nèi)為正方向),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。電容器的電容為C,且t=0時刻,電容器電量為0.則下列說法正確的是( ?。?br />
發(fā)布:2024/12/20 15:0:2組卷:73引用:1難度:0.5 -
2.水平放置的平行板電容器C、定值電阻R0、滑動變阻器R、電源E和開關(guān)S等元件組成如圖所示電路,閉合S待穩(wěn)定后,電容器兩極板間的帶電油滴A恰好保持靜止。不考慮空氣阻力和浮力,下列說法正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/19 4:30:2組卷:352引用:3難度:0.6 -
3.如圖所示,當(dāng)開關(guān)閉合、滑動變阻器滑片位于某位置時,水平放置的平行板電容器間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),燈泡L正常發(fā)光?,F(xiàn)將滑動變阻器滑片由該位置向a端滑動過程中( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/14 12:30:1組卷:61引用:1難度:0.7
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