如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为L的金属棒
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如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为L的金属棒
题型:东城区三模
难度:
来源:
如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m,电阻为R.两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中R
2
为一电阻箱,已知灯泡的电阻R
L
=4R,定值电阻R
1
=2R,调节电阻箱使R
2
=12R,重力加速度为g,闭合开关S,现将金属棒由静止释放,求:
(1)金属棒下滑的最大速度v
m
;
(2)当金属棒下滑距离为s
0
时速度恰好达到最大,则金属棒由静止开始下滑2s
0
的过程中,整个电路产生的电热;
(3)改变电阻箱R
2
的阻值,当R
2
为何值时,金属棒匀速下滑时R
2
消耗的功率最大;消耗的最大功率为多少?
答案
(1)当金属棒匀速下滑时速度最大,达到最大时有
mgsinα=F
安
…①
又 F
安
=BIL…②
I=
BL
v
m
R
总
…③
其中R
总
=R+R
1
+
R
2
R
L
R
2
+
R
L
=6R…④
联立①-④式得金属棒下滑的最大速度
v
m
=
3mgR
B
2
L
2
…⑤
(2)根据能量转化和守恒得:
mgsin2
s
B
=Q+
1
2
m
v
2m
⑥
再将⑤式代入上式得
Q=mg
s
0
-
9
m
3
g
2
R
2
2
B
4
L
4
(3)金属棒匀速下滑时
mgsinα=BIL
则得 I=
mgsinα
BL
…⑦
R
2
消耗的功率
P
2
=
I
22
R
2
…⑧
由分流原理得:通过电阻箱R
2
的I
2
=
R
L
R
2
+
R
L
I
=
4R
R
2
+4R
I
…⑨
联立⑦~⑨式得
P
2
=(
则得
P
2
=
16
R
2
R
2
R
22
+8R
R
2
+16
R
2
(
mgsinα
BL
)
2
P
2
=
16R
R
2
+8R+
16
R
2
R
2
(
mgsinα
BL
)
2
当
R
2
=
16
R
2
R
2
,即R
2
=4R时,R
2
消耗的功率最大
故R
2
消耗的最大功率为:
P
2
=
m
2
g
2
R
4
B
2
L
2
答:
(1)金属棒下滑的最大速度v
m
是
3mgR
B
2
L
2
.
(2)金属棒由静止开始下滑2s
0
的过程中,整个电路产生的电热是mgs
0
-
9
m
3
g
2
R
2
2
B
4
L
4
;
(3)改变电阻箱R
2
的阻值,当R
2
为何值时,金属棒匀速下滑时R
2
消耗的功率最大;消耗的最大功率为
m
2
g
2
R
4
B
2
L
2
.
举一反三
如图所示电路中,电源电压U为15V,小灯泡L标有“6V,6W”字样,电流表示数为1A,电压表示数为12V,求:
(1)电阻R
1
的阻值;
(1)小灯泡的实际功率;
(2)电阻R
2
消耗的功率.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上静止放置一质量为m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向坚直向下,现用一个外力F沿水平方向拉杆,使之由静止起做匀加速运动并开始计时,若5s末理想电压表的读数为0.2V.求
(1)5s末时电阻R上消耗的电功率
(2)金属杆在5s末的运动速度
(3)5s末时外力F的功率.
题型:不详
难度:
|
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一台电扇的额定电压220V,正常工作时的电流是0.8A,若它的线圈电阻是2.5Ω,求这台电扇的耗电功率、发热功率和工作效率.
题型:不详
难度:
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从某电热水壶的铭牌,可推算出该电热水壶正常加热10min产生的热量为( )
电 热 水 壶
型 号
SP-356A
额定电压
220V
额定功率
1800W
额定频率
50Hz
额定容量
1.5L
生产日期
×年×月
×市×有限公司
题型:不详
难度:
|
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(1)升压变压器输出电压;
(2)输电线上的电阻R;
(3)若有60kW分给生产,其余电能用来照明,那么可供40W的电灯多少盏?
题型:不详
难度:
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