高三-安培力冲量

高三——安培力冲量
1、如图所示，水平导轨离地高度H＝0.8m，两导轨相距L＝0.5m，在靠近导轨边缘处放一金属直导线cd．cd质量m＝5g，匀强磁场竖直向上，磁感应强度B＝0.5T，当开关闭合后，cd 由于受安培力作用飞离导线做平抛运动，其落地点离导轨边缘的水平距离s＝0.8m，试求：
(1)导线cd离开导轨时的速度；
(2)从S接通到导线cd离开导轨的这段时间内，通过导线的电量．
2、如图所示，导体棒ab质量为0.10kg，用绝缘细线悬挂后，恰好与宽度为50cm的光滑水平导轨良好接触，导轨上还放有质量为0.20kg的另一导体棒cd，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。

将ab棒向右拉起0.80m高，无初速释放，当ab棒第一次经过平衡位置向左摆起的瞬间，cd棒获得的速度是0.50m/s。

在ab棒第一次经过平衡位置的过程中，通过cd棒的电荷量为1C。

空气阻力不计，重力加速度g取10m/s2，求：
（1）ab棒向左摆起的最大高度；
（2）匀强磁场的磁感应强度；
（3）此过程中回路产生的焦耳热。

3、如图甲所示，表面绝缘、倾角θ=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行。

斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，磁场上边界到挡板的距离s=0.55m。

一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25Ω的单匝矩形闭合金属框abcd，放在斜面的底端，其中ab边与斜面底边重合，ab边长L=0.50m。

从t=0时刻开始，线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程的时间可忽略不计，且没有机械能损失。

线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。

已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，
且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数μ=/3，重力加速度g取
10 m/s2。

（1）求线框受到的拉力F的大小；
（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（3）已知线框向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化规律满足v＝v0-
（式中v0为线框向下运动ab边刚进入磁场时的速度大小，x为线框ab边进入磁场后对磁场上边界的位移大小），求线框在斜面上运动的整个过程中产生的焦耳热Q。

4、如图1所示，一端封闭的两条平行光滑长导轨相距L，距左端L处的右侧一段被弯成半径
为的四分之一圆弧，圆弧导轨的左、右两段处于高度相差的水平面上。

以弧形导轨的末端点O为坐标原点，水平向右为x轴正方向，建立Ox坐标轴。

圆弧导轨所在区域无磁场；左段区域存在空间上均匀分布，但随时间t均匀变化的磁场B(t)，如图2所示；右段区域存在磁感应强度大小不随时间变化，只沿x方向均匀变化的磁场B(x)，如图3所示；磁场B(t)和B(x)的方向均竖直向上。

在圆弧导轨最上端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，金属棒由静止开始下滑时左段磁场B(t)开始变化，金属棒与导轨始终接触良好，经过时间t0金属棒恰好滑到圆弧导轨底端。

已知金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g。

（1）求金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E；
（2）如果根据已知条件，金属棒能离开右段磁场B(x)区域，离开时的速度为v，求金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q；
（3）如果根据已知条件，金属棒滑行到x=x1位置时停下来，
a. 求金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q；
b. 通过计算，确定金属棒在全部运动过程中感应电流最大时的位置。

5、如图所示，“×”型光滑金属导轨abcd固定在绝缘水平面上，ab和cd足够长，∠aOc=60°。

虚线MN与∠bOd的平分线垂直，O点到MN的距离为L。

MN左侧是磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。

一轻弹簧右端固定，其轴线与∠bOd的平分线重合，自然伸长时左端恰在O点。

一质量为m的导体棒ef平行于MN置于导轨上，导体棒与导轨接触良好。

某时刻使导体棒从MN的右侧L/4处由静止开始释放，导体在被压缩弹簧的作用下向左运动，当导体棒运动到O点时弹簧与导体棒分离。

导体棒由MN运动到O点的过程中做匀速直线运动。

导体棒始终与MN平行。

已知导体棒与弹簧彼此绝缘，导体棒和导轨单位长
度的电阻均为r0，弹簧被压缩后所获得的弹性势能可用公式计算，k为弹簧的劲
度系数，x为弹簧的形变量。

（1）证明：导体棒在磁场中做匀速直线运动的过程中，感应电流的大小保持不变；
（2）求弹簧的劲度系数k和导体棒在磁场中做匀速直线运动时速度v0的大小；
（3）求导体棒最终静止时的位置距O点的距离。