零零教育信息网 首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律 > 正文 返回 打印

如图甲所示,一个足够长的“L”形金属导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽度为L=0.50m.一根质量为m=0.50kg的均匀金属导体棒ab横跨在导轨上且接触良好.abMP恰好围成一

网友投稿  2022-10-29 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图甲所示,一个足够长的“L”形金属导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽度为L=0.50m.一根质量为m=0.50kg的均匀金属导体棒ab横跨在导轨上且接触良好.abMP恰好围成一个正方形.该轨道平面处在磁感强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中.ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为fm=1.0N,ab棒的电阻为R=O.10Ω.其他各部分电阻均不计.开始时磁感强度B0=0.50T.
(1)若从某时刻(t=O)开始,调节磁感强度的大小使其以△B/△t=0.20T/s的变化率均匀增加.求经过多长时间ab棒开始滑动?此时通过ab棒的电流大小和方向如何?
(2)若保持磁感强度B0的大小不变.从t=0时刻开始,给ab棒施加一个水平向右的拉力,使它以a=4.0m/s2的加速度匀加速运动.推导出此拉力T的大小随时间变化的函数表达式.并在图乙所示的坐标图上作出拉力T随时间t变化的T-t图线.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)当棒ab所受的安培力等于最大静摩擦力时,棒刚开始运动,则有
  fm=F=ILB         ①
 B=B0+
△B
△t
t         ②
 根据法拉第电磁感应定律得:E=
△Φ
△t
=L2?
△B
△t
 ②
   I=
E
R
 ④
联立①~④解得  t=17.8s,
此时通过ab棒的电流大小为I=0.5A,由楞次定律判断可知,I的方向b→a.
(2)根据牛顿第二定律得:T-FA-f=ma                
其中安培力FA=B0IL,I=
B0Lv
R
,v=at
得FA=
B20
L2at
R

∴T=
B20
L2at
R
+ma+f            
代入解得 T=(3+2.5t)N                 
作出T-t图象如图所示.
答:
(1)经过17.8s时间ab棒开始滑动,此时通过ab棒的电流大小为0.5A,方向b→a.
(2)拉力T的大小随时间变化的函数表达式为T=(3+2.5t)N,作出T-t图象如图所示.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,一个足够长的“L”形金属导轨NMPQ固定在水平面内,MN、PQ两导轨间的宽度为L=0.50m.一根质量为m=0.50kg的均匀金属导体棒ab横跨在导轨上且接触良好.abMP恰好围成一…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】  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/202210/340770.html十二生肖
十二星座