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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,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab放置在轨道上,其阻值忽略不计.空间存在方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场,
网友投稿 2023-04-18 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图1所示,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab放置在轨道上
,其阻值忽略不计.空间存在方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T.P、M间接有阻值R
1
的定值电阻,Q、N间接变阻箱R.现从静止开始释放金属杆ab,改变变阻箱的阻值R,测得杆的最大速度为v
m
,得到
1
v
m
与
1
R
的关系如图2所示.若轨道足够长且电阻不计,重力加速度g取l0m/s
2
.求:
(1)金属杆开始滑动时加速度值;
(2)金属杆质量m和定值电阻R
1
阻值;
(3)当变阻箱R取4Ω,金属杆ab运动的速度为
v
m
2
时,定值电阻R
1
消耗的电功率.
◎ 答案
(1)金属杆开始滑动时,受重力、支持力,根据牛顿第二定律,有:
mgsin30°=ma
解得:
a=gsin30°10×
1
2
=5m/s
2
(2)电路的总电阻:
R
总
=
R
R
1
R+
R
1
根据闭合电路欧姆定律,电流:
I=
BLv
R
总
当达到最大速度时杆平衡,有:
mgsinθ=BIL=
B
2
L
2
v
m
R
R
1
(R+
R
1
)
即:
1
v
m
=
B
2
L
2
mgsinθ?R
+
B
2
L
2
mgsinθ?
R
1
根据图象代入数据,得到:
m=0.1kg,R
1
=1Ω
(3)当变阻箱R取4Ω时,根据图象,得到:
v
m
=1.6m/s
金属杆ab运动的速度为
v
m
2
=0.8m/s时,定值电阻R
1
消耗的电功率:
P=
B
2
L
2
v
2
R
1
=
0.
5
2
×
1
2
×0.
8
2
1
=1.6W
答:(1)金属杆开始滑动时加速度值为5m/s
2
;
(2)金属杆质量m为0.1kg,定值电阻R
1
阻值为1Ω;
(3)当变阻箱R取4Ω,金属杆ab运动的速度为
v
m
2
时,定值电阻R
1
消耗的电功率为1.6W.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图1所示,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab放置在轨道上,其阻值忽略不计.空间存在方向垂直于轨道平面向上的匀强磁场,…”主要考查了你对 【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/202304/451622.html
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