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导体切割磁感线时的感应电动势
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如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,.AC端连有电阻值为R的电
网友投稿 2023-04-18 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,.AC端连有电阻值为R的电阻.若将一质量为M、电阻为r的金属棒EF垂直于导轨在距BD端s处由静止释放,在棒EF滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面向上的恒力把棒EF从BD位置由静止推至距BD端s处,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.(导轨的电阻不计)
(1)求棒EF下滑过程中的最大速度;
(2)求恒力F刚推棒EF时棒的加速度;
(3)棒EF自BD端出发又回到BD端的整个过程中,电阻R上有多少电能转化成了内能?
◎ 答案
(1)如图所示,当EF从距BD端s处由静止开始滑至BD的过程中,受力情况如图所示.安培力:F
安
=BIL=B
?
BLv
R+r
L
.
根据牛顿第二定律:Mgsinθ-F
安
=Ma
当a=0时速度达到最大值v
m
,即:v
m
=
Mg(R+r)sinθ
B
2
L
2
.
(2)根据牛顿第二定律:F-Mgsinθ=Ma
得
a=
F-Mgsinθ
M
(3)棒先向上减速至零,然后从静止加速下滑,在滑回BD之前已达最大速度v
m
开始匀速.
设EF棒由BD从静止出发到再返回BD过程中,转化成的内能为△E.根据能的转化与守恒定律:
Fs-△E=
1
2
Mv
m
2
△E=
Fs-
1
2
M[
Mg(R+r)sinθ
B
2
L
2
]
2
△E
R
=
R
R+r
Fs-
RM
2(R+r)
[
Mg(R+r)sinθ
B
2
L
2
]
2
答:(1)棒EF下滑过程中的最大速度为
Mg(R+r)sinθ
B
2
L
2
.
(2)恒力F刚推棒EF时棒的加速度为
a=
F-Mgsinθ
M
.
(3)棒EF自BD端出发又回到BD端的整个过程中,电阻R上有
R
R+r
Fs-
RM
2(R+r)
[
Mg(R+r)sinθ
B
2
L
2
]
2
的电能转化成了内能.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为θ.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,.AC端连有电阻值为R的电…”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/202304/451354.html
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