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共点力的平衡
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如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、
网友投稿 2022-10-22 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5kg、电阻均为2Ω.ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让cd棒从静止开始下滑,直至与ab相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R上产生的热量为0.5J,已知细线能承受的最大拉力为5N.求细绳被拉断时:(g=10m/s
2
,sin37°=0.6)
(1)ab棒中的电流大小;
(2)cd棒的速度大小;
(3)cd棒下滑的距离.
◎ 答案
(1)细绳被拉断瞬时,对ab棒受力分析得,F
m
cos37°=mgsin37°+BI
ab
L
代入数据解得,I
ab
=1A
(2)分析电路可知,I
ab
=I
R
,I
cd
=I
ab
+I
R
=2A
根据闭合欧姆定可得,
BLv=
I
cd
(
R
cd
+
R
ab
R
R
ab
+R
)
联立可得,v=6 m/s
(3)金属棒cd从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得,
Q
ab
=
U
2
R
ab
t=
I
2
R
ab
t
,
Q
R
=
U
2
R
t=
I
2
Rt
代入数据解得,Q
ab
=Q
R
=0.5J,Q
cd
=(2I)
2
R
cd
t=4I
2
R
ab
t=2J
由能量守恒得,
mgssin37°=
1
2
m
v
2
+
Q
ab
+
Q
cd
+
Q
R
解得s=4m
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.ab、…”主要考查了你对 【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【共点力的平衡】,【焦耳定律,电热】,【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【能量守恒定律、第一类永动机】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/321738.html
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