如图所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻,将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒

如图所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻,将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒

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如图所示,ef,gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=1.5Ω的电阻,将一根质量m=0.2kg、电阻r=0.5Ω的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.试解答以下问题.
(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒的速度达到v3=2.5m/s时的加速度是多少?
(4)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒从开始运动到速度v4=2m/s的过程中电阻R产生的热量为6.45J,则该过程所需的时间是多少?魔方格
答案
(1)由E=BLv、I=
E
R+r
和F=BIL知
F=
B2L2v
R+r
    
代入数据解得 v1=4m/s        
(2)由F=
B2L2v
R+r
和P=Fv得
v2=


P(R+r)
BL

代入数据后得v2=


18×2
2×1
m/s=3m/s

(3)由P=Fv3  E=BLv3   
根据闭合电路欧姆定律得,I=
E
R+r
   F=BIL  
通过牛顿第二定律得,F-F=ma
解得:a=11m/s2
(4)由Q=Q1+Q2   Q1:Q2=R:r   
得:Q=8.6J
Pt=
1
2
m
v24
+Q

t=
1
2
mv42+Q
P
=
1
2
×0.2×22+8.6
18
s=0.5s.
答:(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度v1是4m/s.
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是3m/s.
(3)金属棒的速度达到v3=2.5m/s时的加速度是11m/s2
(4)该过程所需的时间是0.5s.
举一反三
电路如图所示.当变阻器R的阻值增大时,R0的电功率______(填:增大、减小或不变),R1的电功率______(填:增大、减小或不变),R2的电功率______(填:增大、减小或不变),R3的电功率______(填:增大、减小或不变).魔方格
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如图所示的电路中,R1是定值电阻,R2是光敏电阻,电源的内阻不能忽略.闭合开关S,当光敏电阻上的关照强度增大时,下列说法中正确的是(  )
A.通过R2的电流减小
B.电源的路端电压减小
C.电容器C所带的电荷量增加
D.电源的效率增大
魔方格
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如图所示,把两个电源的U-I关系曲线取相同的坐标,画在同一坐标系中,由图象可得出的正确结论是(  )
 
魔方格
A.E1=E2,内电阻r1>r2
B.E1=E2,发生短路时I1>I2
C.E1<E2,内电阻r1>r2
D.E1<E2,发生短路时I1>I2
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在图所示的电路中,当开关S闭合时,电路中的电流表和电压表读数的变化是(  )

魔方格
A.两表读数均变大
B.两表读数均变小
C.电流表读数增大,电压表读数减小
D.电流表读数减小,电压表读数增大
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一正方形闭合导线框abcd的边长L=0.1m,各边电阻为1Ω,bc边位于x轴上,在x轴原点O右方有宽L=0.1m、磁感应强度为1T、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示,当线框以恒定速度4m/s沿x轴正方向穿越磁场区域过程中,则图中能正确表示线框从进入到穿出磁场过程中,ab边两端电势差Uab随位置变化情况的是(  )
A.
魔方格
B.
魔方格
C.
魔方格
D.
魔方格
魔方格
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