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带电粒子在匀强磁场中的运动
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（20分）如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R1=4Ω、R2=8Ω（导轨其它部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足（单位：m）。磁感
网友投稿 2023-04-06 00:00:00 互联网
◎ 题目
（20分）如图所示，
OACO
为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，
O
、
C
处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），
R
1
=4Ω、
R
2
=8Ω（导轨其它部分电阻不计）。导轨
OAC
的形状满足
（单位：m）。磁感应强度
B
=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力
F
作用下，以恒定的速率
v
=5.0m/s水平向右在导轨上从
O
点滑动到
C
点，棒与导轨接触良好且始终保持与
OC
导轨垂直，不计棒的电阻。求：（1）外力
F
的最大值；（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝
R
1
上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流
I
与时间
t
的关系。
◎ 答案
（1）0.3N
（2）1W
（3）
◎ 解析
（1）金属棒匀速运动，
F
外
=
F
安
（2分）
E
=
BLv
（1分）
I
=
E
/
R
总
（1分）
L
max
=2sin90°=2m（1分）
R
总
=8/3Ω（1分）
故
F
max
="0.3N" （2分）
（2）
P
1
=
E
2
/
R
1
=1W（5分）
（3）金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化
且
x
=
vt
，
E
=
BLv
故
（ t∈（0，0.6））（7分）
◎ 知识点
专家分析，试题“（20分）如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R1=4Ω、R2=8Ω（导轨其它部分电阻不计）。导轨OAC的形状满足（单位：m）。磁感…”主要考查了你对 【带电粒子在匀强磁场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
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十二生肖
十二星座
（单位：m）。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻。求：（1）外力F的最大值；（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。
（ t∈（0，0.6））（7分）