分析 (1)先研究乙圖可知,在0-0.5s內(nèi)ab做勻加速直線運動,由圖象的斜率可求得加速度,由牛頓第二定律求出斜面的傾角.t=0.5s時,S閉合且加上了磁場,ab將先做加速度減小的加速運動,當速度達到最大(vm=6m/s)后接著做勻速運動,根據(jù)平衡條件和安培力與速度的關(guān)系式結(jié)合,求解磁感應強度B的大�。�
(2)ab下滑過程中,機械能減小轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律求解整個電路產(chǎn)生的電熱;
(3)ab勻速下滑時受力平衡,由平衡條件求出ab產(chǎn)生的感應電流I,由并聯(lián)電路的規(guī)律求出通過R2的電流,由功率公式和數(shù)學知識結(jié)合求解R2消耗的最大功率.
解答 解:(1)S斷開時,ab做勻加速直線運動,從圖乙得:
a=△v△t=30.5m/s=6m/s2,
由牛頓第二定律有:mgsinα=ma
所以:sinα=ag=610=0.6
所以α=37°
t=0.5s時,S閉合且加上了磁場,分析可知,此后ab將先做加速度減小的加速運動,當速度達到最大(vm=6m/s)后接著做勻速運動,勻速運動時,由平衡條件有:
mgsinα=F安,
又F安=BId
I=BdvmR總
電路的總電阻:R總=Rab+R1+R2RLR2+RL=(1+7+3×63+6)Ω=10Ω
聯(lián)立以上四式有:mgsinα=B2crapt7x2vmR總
代入數(shù)據(jù)解得:B=\sqrt{\frac{mgsinα{R}_{總}}{00as5wf^{2}{v}_{m}}}=\sqrt{\frac{0.1×10×0.6×10}{{1}^{2}×6}}=1T
(2)由能量轉(zhuǎn)化關(guān)系有:mgxsinα=\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}+Q
代入數(shù)據(jù)解得:Q=mgxsinα-\frac{1}{2}m{v}_{m}^{2}=28.2J
(3)改變電阻箱R2的值后,ab勻速下滑時有:mgsinα=BdI
所以I=\frac{mgsinα}{Bd}=\frac{0.1×10×0.6}{1×1}A=0.6A
通過R2的電流為:I2=\frac{{R}_{L}}{{R}_{L}+{R}_{2}}I
R2的功率為:P=I22R2,
聯(lián)立以上三式有:P=I2\frac{{R}_{L}^{2}}{({R}_{L}+{R}_{2})^{2}}R2=I2\frac{{R}_{L}^{2}}{(\frac{{R}_{L}}{\sqrt{{R}_{2}}}+\sqrt{{R}_{2}})^{2}}
當\frac{{R}_{L}}{\sqrt{{R}_{2}}}=\sqrt{{R}_{2}}時,即R2=RL=3Ω,功率最大,
所以Pm=\frac{1}{4}{I}^{2}{R}_{L}=\frac{1}{4}×0.{6}^{2}×3W=0.27W
答:(1)斜面傾角a為37°,磁感應強度B的大小為1T;
(2)整個電路產(chǎn)生的電熱為28.2J;
(3)若只改變電阻箱R2的值.當R2為3Ω時,ab勻速下滑中R2消耗的功率最大,消耗的最大功率為0.27W.
點評 本題是力電綜合題,首先要從力學的角度分析ab棒的運動情況,掌握電路知識、電磁感應知識,運用數(shù)學求極值的方法研究電路中極值問題,對數(shù)學知識的能力要求較高,要加強訓練,培養(yǎng)解決綜合題的能力.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 木塊運動到A位置時速度最大 | |
B. | 木塊一定能再向左運動 | |
C. | 木塊向右運動過程中,加速度不斷減小 | |
D. | 木塊向右運動過程中,先做加速運動,后做減速運動 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 正在軌道上運行的神州八號 | B. | 正在進行花樣滑冰的運動員 | ||
C. | 正在轉(zhuǎn)動的砂輪 | D. | 正在平衡木上做體操的運動員 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | \frac{2qBR}{m} | B. | \frac{3qBR}{2m} | C. | \frac{qBR}{2m} | D. | \frac{qBR}{m} |
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