分析 勻速運動時,金屬棒受到重力、支持力和安培力作用.安培力與速度有關,根據平衡條件可求出速度.根據牛頓第二定律求出加速度.金屬棒自軌道頂部靜止釋放后沿軌道自由滑下,其重力勢能轉化為動能和內能,根據能量守恒定律求得距離S.
解答 解:(1)根據平衡條件得:F安=mgsinθ
又F安=BIL,I=ER+r,E=BLv0,則:F安=B2L2v0R+r,
代入數據解得:v0=5m/s;
(2)由牛頓第二定律得:mgsinθ-F安=ma,
代入數據解得:a=-1m/s2,
說明此時加速度大小為1m/s2,方向沿斜面向上.
(3)由于金屬棒r和電阻R上電流時刻相同,由焦耳定律Q=I2Rt,得知Q∝R
則R產生的熱量為QR=RrQr,
代入數據解得:QR=3.6J,
金屬棒勻速運動整個電路產生的總熱量為:Q=QR+Qr=3.6+2.4=6J,
在該過程中電路的平均電流為I=ER+r=△φ△t(R+r),
設勻速前金屬棒在磁場中位移為x,則此過程中通過R的電量為:
q=I•△t=△φR+r=BLxR+r,
從釋放到剛勻速運動過程中,由能量守恒定律得:
gsinθ(S+x)=12mv02+Q,代入數據解得:S=5.5m.
答:(1)金屬棒勻速運動時的速v0為5m/s;
(2)金屬棒進入磁場后,當速度v=6m/s時,加速度大小為1m/s2,方向沿斜面向上;
(3)磁場的上部邊界OP距導軌頂部的距離S為5.5m.
點評 本題電磁感應中的力學問題,電磁與力聯(lián)系橋梁是安培力,這種類問題在于安培力的分析和計算.涉及熱量常常從能量守恒研究.
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. | 物體的速度不斷增大,表示物體必受外力作用 | |
B. | 物體向著某個方向運動,則在這個方向上必受力受力的作用 | |
C. | 物體的速度大小不變,則其所受的合外力必為零 | |
D. | 物體處于平衡狀態(tài),則該物體必不受外力作用 |
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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:多選題
A. | ab向右運動,同時使θ減小 | |
B. | 使磁感應強度B減小,θ角同時也減小 | |
C. | ab向左運動,同時減小磁感應強度B | |
D. | ab向右運動,同時增大磁感應強度B和θ角(0°<θ<90°) |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | ![]() | B. | ![]() | C. | ![]() | D. | ![]() |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | B2L2v2R | B. | 2B2d2LvR | C. | 3B2d2LvR | D. | 3B2d2v2R |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電荷 | B. | 質量 | C. | 速度 | D. | 比荷 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | v2d√v22−v21 | B. | √v21+v22•dv2 | ||
C. | v1dv2 | D. | d |
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