如圖，兩根質(zhì)量、電阻均相同的金屬棒MN、PQ分別置于光滑的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的水平部分和傾斜部分均處在垂直于導(dǎo)軌、強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，傾斜導(dǎo)軌與水平方向的夾角α=37°，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，MN與固定在水平導(dǎo)軌上的力傳感器連接?，F(xiàn)對(duì)PQ施加平行于傾斜導(dǎo)軌且隨時(shí)間均勻變化作用力F1（t=0時(shí)，F(xiàn)1=0），使PQ棒在距導(dǎo)軌底端x=2m處由靜止開始運(yùn)動(dòng)，棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，電腦顯示MN受到力傳感器水平向右的拉力F2與時(shí)間成正比，且F2=0.8t。MN始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度g取10m/s2。
（1）分析并說明PQ棒的運(yùn)動(dòng)方向。
（2）請(qǐng)證明PQ棒的在傾斜導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
（3）求PQ運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌底端時(shí)，速度v的大小。
（4）若PQ運(yùn)動(dòng)到底端的過程中，F(xiàn)1做功W=1.2J，則MN產(chǎn)生的焦耳熱Q為多少？
【考點(diǎn)】電磁感應(yīng)過程中的能量類問題；導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式；電磁感應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)類問題．
【答案】（1）PQ棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)。
（2）見解析。
（3）PQ運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌底端時(shí)，速度v的大小為m/s。
（4）若PQ運(yùn)動(dòng)到底端的過程中，F(xiàn)1做功W=1.2J，則MN產(chǎn)生的焦耳熱Q為0.6J。
（2）見解析。
（3）PQ運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌底端時(shí)，速度v的大小為
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（4）若PQ運(yùn)動(dòng)到底端的過程中，F(xiàn)1做功W=1.2J，則MN產(chǎn)生的焦耳熱Q為0.6J。
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：65引用：1難度：0.4
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1．如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場(chǎng)，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)軌足夠長、電阻忽略不計(jì)。
（1）閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）斷開S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：3328引用：17難度：0.5 -
2．如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面呈θ角，其中MN與PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，ab棒在MN與PQ之間部分的電阻為R，當(dāng)ab棒沿導(dǎo)軌下滑的距離為x時(shí)，棒的速度大小為v.則在這一過程中（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：83引用：3難度：0.7 -
3．2022年6月，我國首艘完全自主設(shè)計(jì)建造的航母“福建艦”下水亮相，除了引人注目的電磁彈射系統(tǒng)外，電磁阻攔索也是航母的“核心戰(zhàn)斗力”之一，其原理是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的阻力快速安全地降低艦載機(jī)著艦的速度。如圖所示為電磁阻攔系統(tǒng)的簡(jiǎn)化原理：艦載機(jī)著艦時(shí)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索拉住軌道上的一根金屬棒ab,金屬棒ab瞬間與艦載機(jī)共速并與之一起在磁場(chǎng)中減速滑行至停下。已知艦載機(jī)質(zhì)量為M，金屬棒質(zhì)量為m,接入導(dǎo)軌間電阻為r,兩者以共同速度為v0進(jìn)入磁場(chǎng)。軌道端點(diǎn)MP間電阻為R，不計(jì)其它電阻。平行導(dǎo)軌MN與PQ間距L，軌道間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。除安培力外艦載機(jī)系統(tǒng)所受其它阻力均不計(jì)。求：
（1）艦載機(jī)和金屬棒一起運(yùn)動(dòng)的最大加速度a；
（2）艦載機(jī)減速過程中金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱Qab；
（3）艦載機(jī)減速過程通過的位移x的大小。發(fā)布：2024/12/29 23:0:1組卷：251引用：4難度：0.4
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