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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,上端连接阻值为R=2Ω的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度B=0

网友投稿  2023-04-19 00:00:00  零零社区

◎ 题目

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,上端连接阻值为R=2Ω的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度B=0.4T.质量为0.2kg、电阻为r=1Ω的金属棒ab,以初速度v0从导轨底端向上滑行,金属棒ab在安培力和一平行于导轨平面的外力F的共同作用下做匀变速直线运动,速度-时间图像如图所示.设金属棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为μ=0.25.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)金属棒产生的感应电动势的最大值和电阻R消耗的最大功率?
(2)当金属棒速度为向上3m/s时施加在金属棒上外力F的大小和方向?
(3)请求出金属棒在整个运动过程中外力F随时间t变化的函数关系式.

◎ 答案

解:(1)当速度最大时,感应电动势最大,R上消耗功率最大
E=BLV0
E =0.4×1×6V=2.4V  
PR=I2R=
(2)当金属棒速度为v=3m/s时,加速度为,沿斜面向下    

由牛顿第二定律得(取沿斜面向下为正方向):  

,平行于斜面向上
(3)由图可知速度(沿斜面向上为正方向)
安培力:(沿斜面向下为正方向)
上升阶段由牛顿第二定律:

代入得:F=1.32-0.16t,(0<t<2) 
降时,摩擦力方向改变,安培力随速度改变而改变

,(2<t<4)

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,上端连接阻值为R=2Ω的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度B=0…”主要考查了你对  【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。



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