首页
>
考试
>
物理
>
高中物理
>
电磁感应现象中的切割类问题
> 正文
返回
打印
如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨，电阻不计，间距L=0.5m，导轨沿与水平方向成θ=30°倾斜放置，底部连接有一个阻值为R=3Ω的电阻．现将一根长也为L质量为m=0.2kg、电阻
网友投稿 2023-04-19 00:00:00 互联网
◎ 题目
如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨，电阻不计，间距L=0.5m，导轨沿与水平方向成θ=30°倾斜放置，底部连接有一个阻值为R=3Ω的电阻．现将一根长也为L质量为m=0.2kg、电阻r=2Ω的均匀金属棒，自轨道顶部静止释放后沿轨道自由滑下，下滑中均保持与轨道垂直并接触良好，经一段距离后进入一垂直轨道平面的匀强磁场中，如图所示．磁场上部有边界OP，下部无边界，磁感应强度B=2T．金属棒进入磁场后又运动了一段距离便开始做匀速直线运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，金属棒上产生了Q
r
=2.4J的热量，且通过电阻R上的电荷量为q=0.6C，取g=10m/s
2
．求：
（1）金属棒匀速运动时的速v
0
；
（2）金属棒进入磁场后，当速度v=6m/s时，其加速度a的大小及方向；
（3）磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S．
◎ 答案
（1）根据平衡条件得F
安
=mgsinθ
又F
安
=BIL，I=
E
R+r
，E=BLv0
得到F
安
=
B
2
L
2
v
0
R+r
联立解得
v
0
=
mg(R+r)sinθ
B
2
L
2
=5m/s
（2）由牛顿第二定律，得
mgsinθ-F
安
=ma
得到a=gsinθ-
B
2
L
2
v
m(R+r)
=-1m/
s
2
说明此时加速度大小为1m/s
2
，方向沿斜面向上．
（3）由于金属棒r和电阻R上电流时刻相同，由焦耳定律Q=I
2
Rt，得知Q∝R
则R产生的热量为Q
R
=
R
r
Q
r
=3.6J
金属棒匀速运动整个电路产生的总热量Q=Q
R
+Q
r
=6J
在该过程中电路的平均电流为I=
E
R+r
=
△φ
△t(R+r)
设匀速前金属棒在磁场中位移为x，则此过程中通过R的电量为q=I?△t=
△φ
R+r
=
BLx
R+r
从释放到刚匀速运动过程中，由能量守恒定律得
mgsinθ（S+x）=
1
2
m
v
20
+Q
联立上式，解得S=
m
v
20
+2Q
2mgsinθ
-
q(R+r)
BL
=5.5m
答：（1）金属棒匀速运动时的速v
0
为5m/s；
（2）金属棒进入磁场后，当速度v=6m/s时，加速度大小为1m/s
2
，方向沿斜面向上；
（3）磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S为5.5m．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨，电阻不计，间距L=0.5m，导轨沿与水平方向成θ=30°倾斜放置，底部连接有一个阻值为R=3Ω的电阻．现将一根长也为L质量为m=0.2kg、电阻…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【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/202304/453855.html
十二生肖
十二星座
