如图,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放着一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆CD,导轨电阻不计,整个装
◎ 题目
如图,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放着一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆CD,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一在导轨平面内,且垂直于金属杆CD的外力F,沿水平方向拉杆,使之由静止开始做加速度为a=5m/s2的匀加速直线运动,试: (1)推导出电压表的示数随时间变化的关系式,并在图中画出电压表的示数U随时间t变化的图象. (2)推导外力F随时间t的变化变化关系. (3)推导外力F的功率随时间t如何变化,并求出第2s末时外力F的瞬时功率P. |
◎ 答案
(1)t时刻金属杆CD的速度 v=at 电压表示数为U=IR=
则得 U=
由图得:U=kt,联立则得k=0.4 V/s 所以U=0.4 t(V).如图 (2)杆所受的安培力 f=BIL=
F-f=ma 代入得 F=
解得,k′=0.1 N/s, 故外力F随时间t的变化关系式 F=0.1 t+0.5(N) (3)外力F的瞬时功率P=Fv P=(k′t+ma)at=0.5 t2+2.5 t(W) 可见F的瞬时功率与时间成二次函数关系, 第2s末得到:P=7 W 答: (1)电压表的示数随时间变化的关系式为U=0.4 t(V).在图中画出电压表的示数U随时间t变化的图象如图. (2)外力F随时间t的变化变化关系为F=0.1 t+0.5(N). (3)外力F的功率随时间t的关系为P=0.5 t2+2.5 t(W),第2s末时外力F的瞬时功率P是7W. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“如图,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放着一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属杆CD,导轨电阻不计,整个装…”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】 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。- 最新内容
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下一篇:如图(a)所示,在坐标平面xOy内存在磁感应强度为B=2T的匀强磁场,OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨,其中OCA满足曲线方程x=0.5sin(π3y)m,C为导轨的最右端,导轨OA与O
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