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导体切割磁感线时的感应电动势
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如图1所示,两根不计电阻的光滑导轨ab、cd固定在水平面上,导轨间宽度L=0.4m.空间中存在垂直于导轨平面、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场.ab间接有R=0.1Ω的定值电阻和理想电压
网友投稿 2023-04-18 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图1所示,两根不计电阻的光滑导轨ab、cd固定在水平面上,导轨间宽度L=0.4m.空间中存在垂直于导轨平面、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场.ab间接有R=0.1Ω的定值电阻和理想电压表.一根质量m=0.1kg、内阻r=0.4Ω的金属杆与导轨良好接触,在水平外力F作用下从静止起向左运动,先匀加速后匀减速,经过t=4s后停止.加速和减速过程中加速度大小均为a=0.5m/s
2
.求:
(1)电压表读数的最大值.
(2)金属杆在相对轨道滑动的过程中,外力F何时最小?
(3)若导轨电阻不可忽略,把理想电压表接在右端bc两点间.金属杆从bc端开始以恒定速度1m/s向左滑动到ad端,画出合理的电压表读数U与通过金属杆电流I的关系图.(本小题仅根据图象给分,需要标出关键点的坐标)
◎ 答案
(1)2s时速度最大.
v
m
=
a
t
2
=1m/s
E
m
=BLv
m
=0.5×0.4×1=0.2V
U
m
=
R
0
R
0
+r
E
m
=
0.1
0.1+0.4
×0.2=0.04V
.
(2)匀减速阶段,设外力F向左
F
A
-F=ma F
A
=ILB=
B
2
L
2
[
v
m
-a(t-2)]
(R+r)
=0.08-0.04(t-2)
F=0.03-0.04(t-2)
外力F先减小后向右增大
得t=2.75s时,外力F最小为零
(3)设向左滑动过程中导轨电阻为Rx
电动势E=BLv=0.2V
电流 I=
E
R
0
+r+
R
X
Rx+0.5=
0.2
I
电压表移至bc端,即测路端电压
所以U=I(R
0
+R
x
)=-0.4I+0.2
由于初始时U<0.2V,末状态(即棒运动至ad两端)时,U=
E
R
0
R
0
+r
=0.04V.
答:(1))电压表读数的最大值为0.04V.
(2)金属杆在相对轨道滑动的过程中,外力F在2.75s时最小,大小为零.
(3)如图.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图1所示,两根不计电阻的光滑导轨ab、cd固定在水平面上,导轨间宽度L=0.4m.空间中存在垂直于导轨平面、磁感应强度B=0.5T的匀强磁场.ab间接有R=0.1Ω的定值电阻和理想电压…”主要考查了你对 【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【闭合电路欧姆定律】,【导体切割磁感线时的感应电动势】 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/202304/451313.html
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