分析 對金屬棒進行受力分析,達到穩(wěn)定速度時,即為做勻速運動,根據平衡條件列出等式求解.
根據能量守恒得,重力勢能減小轉化為動能、摩擦產生的內能和回路中產生的焦耳熱.再根據串聯(lián)電路能量(功率)分配關系,就可求得電阻R上產生的熱量.
要使金屬棒中不產生感應電流,則穿過線框的磁通量不變.同時棒受到重力、支持力與滑動摩擦力做勻加速直線運動.從而可求出磁感應強度B應怎樣隨時間t變化的.
解答 解:(1)在達到穩(wěn)定速度前,金屬棒的加速度逐漸減小,速度逐漸增大,達到穩(wěn)定速度時,有:
安培力大小FA=B0IL
依據平衡條件,則有:mgsinθ=FA+μmgcosθ
切割感應電動勢,E=B0Lv
閉合電路歐姆定律,E=I(R+r)
由以上四式并代入已知數(shù)據,得v=2m/s
(2)根據能量守恒得,重力勢能減小轉化為動能、摩擦產生的內能和回路中產生的焦耳熱.
有:mgssinθ=$\frac{1}{2}$mv2+μmgcosθ•s+Q
電阻R上產生的熱量:QR=$\frac{R}{R+r}$Q
代入數(shù)據,解得:QR=0.06J
(3)當回路中的總磁通量不變時,金屬棒中不產生感應電流.此時金屬棒將沿導軌做勻加速運動,故:
mgsinθ-μmgcosθ=ma
設t時刻磁感應強度為B,則:B0Ls=BL(s+x) x=vt+$\frac{1}{2}$at2;
故t=1s時磁感應強度B=0.4T
答:(1)金屬棒達到的穩(wěn)定速度是2m/s;
(2)從靜止開始直到達到穩(wěn)定速度的過程中,電阻R上產生的熱量是0.06J;
(3)t=1時磁感應強度應為0.4T.
點評 本題考查了牛頓運動定律、閉合電路毆姆定律、安培力公式、感應電動勢公式,還有能量守恒.同時當金屬棒速度達到穩(wěn)定時,則一定是處于平衡狀態(tài),原因是安培力受到速度約束的.還巧妙用磁通量的變化去求出面積從而算出棒的距離.最后線框的總磁通量不變時,金屬棒中不產生感應電流是解題的突破點.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 脫水過程中,衣物是緊貼筒壁的 | |
B. | 加快脫水筒轉動的角速度,脫水效果會更好 | |
C. | 水能從筒中甩出是因為水滴需要的向心力太大的緣故 | |
D. | 靠近中心的衣物脫水效果比四周的衣物脫水效果好 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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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:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | a的電荷量一定大于b的電荷量 | B. | b的質量一定大于a的質量 | ||
C. | a的荷質比一定小于b的荷質比 | D. | b的荷質比一定小于a的荷質比 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 當v0<$\sqrt{gl}$時,細繩始終處于繃緊狀態(tài) | |
B. | 當v0>$\sqrt{gl}$時,小球一定能通過最高點P | |
C. | 小球運動到最高點P時,處于失重狀態(tài) | |
D. | 小球初速度v0越大,則在P、Q兩點繩對小球的拉力差越大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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