如图所示,ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距l为0.5m,导轨左端连接一个4Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好.金属

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 焦耳定律,电热/2022-12-13 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距l为0.5m,导轨左端连接一个4Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好.金属棒的电阻r大小为1Ω,导轨的电
阻不计.整个装置放在磁感强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F使棒从静止开始向右运动.当棒的速度达到v0=3m/s后保持拉力的功率恒为5W,从此时开始计时(即此时t=0),已知从计时开始直至金属棒达到稳定速度的过程中电流通过电阻R做的功为6.72J.试解答以下问题:
(1)金属棒达到的稳定速度V是多少?
(2)金属棒从t=0开始直至达到稳定速度所需的时间是多少?
(3)试估算金属棒从t=0开始,直至达到稳定速度的过程中通过电阻R的电荷量的最大值是多少?
魔方格

◎ 答案


(1)电动势:E=BLv
电流:I=
E
r+R
           
 F=BIL                              
P=Fv                               
当金属棒达到稳定速度时:F=F                         
由以上式子可得:v=

P(R+r)
BL
=5 m/s.            
(2)WR=I2Rt=6.72J,
则:Wr=I2rt=
WR
4
=1.68 J
W=WR+Wr=8.4 J                    
由动能定理有:Pt-W=
1
2
mv2-
1
2
mv02                 
由以上式子代入数据解得:t=2 s.                      
(3)电荷量    Q=It                       
I=
E
R+r

E=
△Φ
△t
                    
△Φ=BL△l
由以上式子可得:Q=
BL△l
R+r

在t=2 s的过程中,棒位移的最大值:△lmax=vt=5×2m=10m
∴此过程中电荷量Q 的最大值:Qmax=
BL△lmax
R+r
=2 C.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,ab、cd为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距l为0.5m,导轨左端连接一个4Ω的电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒ef垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好.金属…”主要考查了你对  【动能定理】,【焦耳定律,电热】,【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。

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