如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻R=1Ω。导轨上放一质量m=0.
题型:不详难度:来源:
如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,导轨电阻忽略不计,其间连接有固定电阻R=1Ω。导轨上放一质量m=0.1kg、电阻r=0.5Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。现用一与导轨平面平行且与ab垂直的外力F拉金属杆ab,使之由静止开始向右运动,将R两端的电压U输入示波器,获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200114/20200114153322-66148.jpg) (1)求金属杆的加速度大小 (2)求第2s末F的瞬时功率 (3)F作用到2s时撤去,求撤去F后定值电阻R上产生焦耳热的最大值 |
答案
(1)1.5 m/s2(2)0. 51W (3)Q=0.3J |
解析
(1)由图乙知:U=Kt=0.1t ① 通过R中的电流强度I= =0.1t ② 由闭合电路欧姆定律E=I(R+r)=0.15t ③ ab切割磁感线产生的电动势E=BLv 得v=1.5t ④ 因速度v与时间成正比,故导体棒作匀加速运动,设加速度为a,则 v=a t a=1.5 m/s2 ⑤ (2)由牛顿运动定律F=BIL+ ma= + ma=0.01t+0.15 ⑥ 当t=2s时,F=0.17N,v=3m/s 由P=Fv=0. 51W ⑦ (3)撤去F后,导体棒作减速运动。导体棒的动能转化为电路中电阻上的焦耳热,则定值电阻产生的焦耳热的最大值为 Q= × mv2 ⑧ Q=0.3J ⑨ 第①~⑤及⑨每式2分,第⑥~⑧式每式3分,运用其它方法得出正确结论,参照给分。 |
举一反三
(1)此时线圈的运动速度; (2)此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压; (3)此时线圈的加速度.![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200114/20200114153310-58610.jpg) |
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200114/20200114153258-55570.gif) (1)导体棒在0—12s内的加速度大小; (2)电动机的额定功率; (3)若已知0—12s内电阻R上产生的热量为12.5J,则此过程中牵引力做的功。 |
一总电阻为4Ω的长金属导线做成一半径为50cm的闭合圆环,水平放置,处在竖直向上的匀强磁场中,磁感强度B=2T。长为1m的金属杆OA与圆环良好接触并绕端点O以角速度100rad/s匀速转动(O是圆环的圆心),金属杆的电阻为4Ω。一金属平行轨道宽为0.5m,一端与O相连,另一端与环的C点相连。在轨道上放置一长为1m的金属杆MN,MN与轨道垂直,其电阻为4Ω。不计一切摩擦和轨道电阻。 (1)用外力使MN保持静止状态,求O、A两点间电势差大小的范围。 (2)为使MN处于静止状态,应施加的水平外力的最小值; (3)保持OA匀速转动的外力的最大功率。![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200114/20200114153252-58249.gif) |
(1)求圆环下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长); (2)当圆环下落的加速度为g/2时,求圆环的发热功率P; (3)已知圆环下落时间为T时,下落高度为H,其速度为v0(v0<vm=。若在该时间T内,圆环内产生的热量与一恒定电流I0在该圆环内产生的热量相同,求恒定电流I0的表达式。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200114/20200114153248-91104.jpg) |
(1)通过小灯泡的电流I. (2)水平恒力F的大小.
(3)金属杆的质量m. |
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