分析 (1)桿出磁場(chǎng)前已做勻速運(yùn)動(dòng),重力、支持力與安培力平衡,由安培力公式F=BIL和平衡條件求解電流大;由右手定則判斷感應(yīng)電流的方向.
(2)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=$\frac{BLv}{2}$,又根據(jù)閉合歐姆定律得到E=I(R+r),聯(lián)立可求得金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度v;金屬桿穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中,根據(jù)能量守恒定律求解回路中產(chǎn)生的總熱量,根據(jù)兩個(gè)電阻并聯(lián),求解R上產(chǎn)生的電熱.
解答 解:(1)金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)前做勻速運(yùn)動(dòng),通過(guò)R的電流大小為I,由電路可知,通過(guò)金屬桿電流為I.由安培力及平衡條件得:
FA=BIL
且FA=mgsinθ
解得:I=$\frac{mgsinθ}{BL}$
由右手定則得通過(guò)R的電流方向?yàn)橛蒒流向Q.
(2)設(shè)金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,由法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律得:
E=$\frac{BLv}{2}$,E=I(R+r),
聯(lián)立得:v=$\frac{2mg(R+r)sinθ}{{B}^{2}{L}^{2}}$
由焦耳定律及能量守恒定律得:
Q=$\frac{mgLsinθ}{2}$-$\frac{1}{2}$mv2
又 QR=$\frac{R}{R+r}$Q
聯(lián)立以上各式解得:
QR=$\frac{mR}{2(R+r)}(gLsinθ-\frac{4{m}^{2}{g}^{2}(R+r)^{2}si{n}^{2}θ}{{B}^{4}{L}^{4}})$
答:(1)金屬桿離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間流過(guò)R的電流大小$\frac{mgsinθ}{BL}$ 和方向由N指向Q;
(2)金屬桿穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中R上產(chǎn)生的電熱$\frac{mR}{2(R+r)}(gLsinθ-\frac{4{m}^{2}{g}^{2}(R+r)^{2}si{n}^{2}θ}{{B}^{4}{L}^{4}})$.
點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題,掌握安培力公式、閉合電路歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律是基礎(chǔ).要注意金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不是E=BLv,而是E=$\frac{BLv}{2}$,有效切割的長(zhǎng)度為$\frac{L}{2}$.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 開(kāi)普勒、卡文迪許 | B. | 牛頓、庫(kù)侖 | C. | 牛頓、卡文迪許 | D. | 開(kāi)普勒、庫(kù)侖 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
次數(shù)物理量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
電流I/A | 0.12 | 0.20 | 0.31 | 0.32 | 0.44 | 0.57 |
電壓U/V | 1.37 | 1.32 | 1.24 | 1.18 | 1.13 | 1.05 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 一定是做加速度不變的運(yùn)動(dòng) | |
B. | 一定是做加速度變化的運(yùn)動(dòng) | |
C. | 做速度大小不斷變化但速度方向可能不變的運(yùn)動(dòng) | |
D. | 做速度方向不斷變化但速度大小可能不變的運(yùn)動(dòng) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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