分析 (1)由于金屬桿從PQ位置靜止釋放,向下運(yùn)動(dòng)直到cd位置的過程中,燈泡一直處于正常發(fā)光狀態(tài),說明棒在PQ到ab的運(yùn)動(dòng)過程,B均勻增大,在從ab到cd的運(yùn)動(dòng)過程中做勻速運(yùn)動(dòng),研究PQ到ab的過程,根據(jù)P=UI,求得通過小燈泡的電流強(qiáng)度,得到回路總的電功率,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律、勻速運(yùn)動(dòng)過程中功率關(guān)系列式,即可求得電流、電阻,摩擦力和l,再求得m;
(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得兩個(gè)過程的位移,根據(jù)能量守恒定律求解機(jī)械能的損失.
解答 解:(1)設(shè)小燈泡額定功率為P=4W,額定電流為I,額定電壓為 U=4V,正常發(fā)光時(shí)電阻為R,則
P=UI,得 I=PU=1A
R=UI=41Ω=4Ω
在0-1s時(shí)間內(nèi),金屬桿從PQ運(yùn)動(dòng)到ab位置,設(shè)整個(gè)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,磁場(chǎng)寬度為l,則
E=I(R+r)=1×(4+2)V=6V
又 E=\frac{△Φ}{△t}=\frac{△B}{△t}•dl,\frac{△B}{△t}=2 T/s,d=1m
可得 l=3m
在t=1s金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B保持不變,設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v,金屬桿中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1,則
E1=E=Bdv
設(shè)金屬桿在運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦力為 f,桿進(jìn)入磁場(chǎng)前加速度為a,則 a=\frac{v}{{t}_{1}}
由牛頓第二定律得:mgsinθ-f=ma
進(jìn)入磁場(chǎng)后桿勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)受到的安培力為F安,所以有:F安=BId
mgsinθ=f+F安;
解得 v=3m/s,a=3m/s2,f=2N,F(xiàn)安=2N,m=0.67kg
(2)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前0-1s內(nèi)的位移為x1,通過磁場(chǎng)的時(shí)間為t2,則
x1=\frac{v}{2}{t}_{1},t2=\frac{l}{v}
解得 x1=1.5m,t2=1s
故在2s金屬桿出磁場(chǎng),設(shè)第3s內(nèi)金屬桿的位移為x3,3s末金屬桿的速度為v3,則
x3=vt3+\frac{1}{2}a{t}_{3}^{2}
v3=v+at3;
0~3s內(nèi)金屬桿損失的機(jī)械能△E=mg(x1+l+x3)sinθ-\frac{1}{2}m{v}_{3}^{2}
解得 x3=4.5m,v3=6m/s,△E=24J
答:
(1)金屬桿的質(zhì)量是0.67kgm;
(2)0~3s內(nèi)金屬桿損失的機(jī)械能△E是24J.
點(diǎn)評(píng) 對(duì)于復(fù)雜的電磁感應(yīng)問題,關(guān)鍵通過審題找到突破口,本題關(guān)鍵抓住燈泡的亮度不變,正確判斷棒的運(yùn)動(dòng)情況,從力和能兩個(gè)角度進(jìn)行研究.力的角度關(guān)鍵要會(huì)推導(dǎo)安培力與速度的關(guān)系,能的角度關(guān)鍵分析能量是怎樣轉(zhuǎn)化的.
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 40m/s | B. | 60m/s | C. | 100m/s | D. | 400m/s |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 棒ab達(dá)到的穩(wěn)定速度是2m/s | |
B. | 棒ab達(dá)到的穩(wěn)定速度是4m/s | |
C. | 棒ab從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度經(jīng)歷的時(shí)間為1.5s | |
D. | 棒ab從靜止至達(dá)到穩(wěn)定速度經(jīng)歷的時(shí)間為3s |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 上極板帶負(fù)電,充電電流越來越大 | |
B. | 上極板帶正電,充電電流越來越小,最后等于零 | |
C. | 帶電量越來越大,最終等于\frac{CS({B}_{2}-{B}_{1})}{{t}_{0}} | |
D. | 帶電量越來越大,最終將小于\frac{CS({B}_{2}-{B}_{1})}{{t}_{0}} |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 在前4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng) | |
B. | 在1s~3s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng) | |
C. | 3s末質(zhì)點(diǎn)的速度大小為5m/s,方向與規(guī)定的正方向相反 | |
D. | 2s~3s內(nèi)與3s~4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的速度方向相反 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 溫度升高物體的動(dòng)能增大 | |
B. | 氣體的體積增大時(shí),分子勢(shì)能一定增大 | |
C. | 分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小 | |
D. | 用阿伏伽德羅常數(shù)和某種氣體的密度,就一定可以求出該種氣體的分子質(zhì)量 |
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報(bào)專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com