如圖所示,MN、PQ是兩條水平放置彼此平行的金屬導(dǎo)軌,勻強(qiáng)磁場的磁感線垂直導(dǎo)軌平面.導(dǎo)軌左端接阻值R=1.5Ω的電阻,電阻兩端并聯(lián)一電壓表,垂直導(dǎo)軌跨接一金屬桿ab,ab的質(zhì)量m=0.1kg,電阻r=0.5Ω.ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,導(dǎo)軌電阻不計(jì),現(xiàn)用F=0.7N的恒力水平向右拉ab,使之從靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t=2s后,ab開始做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)電壓表示數(shù)U=0.3V.重力加速度g=10m/s2.求:
(1)ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),外力F的功率.
(2)ab桿加速過程中,通過R的電量.
(3)ab桿加速運(yùn)動(dòng)的距離.
(1)設(shè)導(dǎo)軌間距為L,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,電流為I,此時(shí)ab桿受力如圖所示:由平衡條件得:F=μmg+ILB ① (2分)
由歐姆定律得:
② (2分)
由①②解得:BL=1T·m v=0.4m/s ③
F的功率:P=Fv=0.7×0.4W=0.28W ④ (2分)
(2)設(shè)ab加速時(shí)間為t,加速過程的平均感應(yīng)電流為,由動(dòng)量定理得:
⑤ (2分)
解得: ⑥ (2分)
(3)設(shè)加速運(yùn)動(dòng)距離為s,由法拉第電磁感應(yīng)定律得
⑦ (1分)
又 ⑧ (1分) www.k@s@5@u.com 高#考#資#源#網(wǎng)
由⑥⑦⑧解得 (2分)
略
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π |
2 |
A、在t=1s時(shí)刻電流表的示數(shù)為
| ||||
B、導(dǎo)體棒兩端的最大電壓為1V | ||||
C、單位時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.25J | ||||
D、從t=0至t=3s的時(shí)間內(nèi)水平外力所做的功為0.75J |
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