如图所示,宽为L=0.5m、足够长的平行金属导轨MN和M’N’固定在倾角为θ=37°的斜面上,在N和N’之间连有一个0.8Ω的电阻R.在导轨上AA’处放置一根与导轨垂直、质量为m=0.2kg

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,宽为L=0.5m、足够长的平行金属导轨MN和M’N’固定在倾角为θ=37°的斜面上,在N和N’之间连有一个0.8Ω的电阻R.在导轨上AA’处放置一根与导轨垂直、质量为m=0.2kg、电阻r=0.2Ω的金属棒,导轨电阻均不计.在导轨所围的区域存在一个磁感应强度B=2.0T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场,已知金属棒和导轨间的动摩擦因数为μ=0.25.现在金属棒中点施加一个垂直于金属棒且沿斜面向上的外力F,使金属棒从静止开始以加速度a=lm/s2沿斜面向上做匀加速直线运动,经3s恰好经过CC‘处.求:
(1)金属棒从AA‘运动到CC‘过程中通过R的电荷量;
(2)金属棒通过CC‘时所施加的外力F的大小;
(3)如果在此过程中外力F所做的功为17.1J,求在此过程中金属棒放出的焦耳热是多少?
魔方格

◎ 答案

(1)金属棒从AA′开始做匀加速运动的过程中,其位移为:
x=
1
2
at2
=
1
2
×1××32
m=4.5m
由:
.
E
=
△Φ
△t
.
I
=
.
E
R+r
、q=
.
I
?△t

得电量:q=
BLx
R+r
=
2×0.5×4.5
0.8+0.2
C=4.5C

(2)金属棒运动到CC′时:
v=at=3m/s
感应电动势:E=BLv,I=
E
R+r
=
BLat
R+r

根据牛顿第二定律得:
F-mgsinθ-μmgcosθ-BIL=ma
解得,F=4.8N
(3)在此过程中,对金属棒运用动能定理得:
W-mgsinθ?x-μmgcosθ?x-W=
1
2
mv2

解得:Q=W=9J
根据焦耳定律得知,金属棒放出的焦耳热为:
Qr=
r
r+R
Q
=1.8J
答:(1)从AA‘运动到CC‘过程中通过R的电荷量是4.5C;
(2)金属棒通过CC′时所施加的外力F的大小是4.8N;
(3)金属棒放出的焦耳热为1.8J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,宽为L=0.5m、足够长的平行金属导轨MN和M’N’固定在倾角为θ=37°的斜面上,在N和N’之间连有一个0.8Ω的电阻R.在导轨上AA’处放置一根与导轨垂直、质量为m=0.2kg…”主要考查了你对  【动能定理】,【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。

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