综合题20.0分
物理

如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=30°,导轨电阻不计,导轨处在垂直导轨平面斜向上的有界匀强磁场中,两根电阻都为R=2Ω、质量都为m=0.2kg的完全相同的细金属棒ab和cd垂直导轨并排靠紧的放置在导轨上,与磁场上边界距离为x=1.6m,有界匀强磁场宽度为3x=4.8m.先将金属棒ab由静止释放,金属棒ab刚进入磁场就恰好做匀速运动,此时立即由静止释放金属棒cd,金属棒cd在出磁场前已做匀速运动,两金属棒在下滑过程中与导轨接触始终良好(取重力加速度g=10m/s2),求:

16.金属棒ab刚进入磁场时棒中电流I

17.金属棒cd在磁场中运动的过程中通过回路某一截面的电量q

18.两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

1A;

解析

 ,,粒子在磁场中运动的时间,,可得

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;电磁感应中的能量转化

解题思路

(1)对导体棒进入磁场前过程运用动能定理列式求解,得到进入磁场的速度;然后根据平衡条件、安培力公式、切割公式、欧姆定律列式求解;

易错点

关键是明确两个棒的运动过程,然后运用运动学公式、动能定理、法拉第电磁感应定律等列式求解

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

0.8C;

解析

 ,又   ,

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;电磁感应中的能量转化

解题思路

金属棒cd加速下滑过程,ab棒匀速运动,cd棒刚进入磁场时,两根棒速度相同,故无感应电流,不受安培力,一起加速;ab棒出磁场后,cd棒先减速后匀速,也可能一直减速;

易错点

关键是明确两个棒的运动过程,然后运用运动学公式、动能定理、法拉第电磁感应定律等列式求解

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

8J

解析

ab 在磁场中运动的过程有:,ab离开磁场的速度 ,cd在磁场中运动的过程有:

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;电磁感应中的能量转化

解题思路

分第一根导体棒穿过磁场和第二个根导体棒穿过磁场过程(两个导体棒都在磁场中时,两个棒的速度相同,无感应电流,无电热)进行讨论,第二根离开磁场过程根据动能定理列式求解.

易错点

关键是明确两个棒的运动过程,然后运用运动学公式、动能定理、法拉第电磁感应定律等列式求解