(14分)如图所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好

◎ 题目

(14分)如图所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下,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,解答以下问题。

(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度ν1是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度ν2是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则从金属棒开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程中所需的时间是多少?

◎ 答案

(1)v1=4m/s(2)v2=3m/s(3)t=0.5s

◎ 解析

解:(1)E=BLV         (1分)    I=      (1分)
F=BIL          (1分)    
稳定时:F=F = B2L2v/R    (1分)
∴v1=4m/s        (1分)
(2)速度稳定时,F=F(1分)    
PF = PF= Fv= B2L2v2/R   (2分)
PF=18W         
∴v2=3m/s      (1分)
(3)由动能定理得:Pt+W=mv2    (2分)
W=-Q =-8.6J       (2分)   ∴t=0.5s             (1分)
本题考查的是电磁感应定律和力学综合的问题,根据电磁感应定律和安培力的计算可以得出速度;再根据匀速运动时功率等于瞬时功率可以得出速率;再根据动能定理和功能原理得出最后结果;

◎ 知识点

    专家分析,试题“(14分)如图所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好…”主要考查了你对  【法拉第电磁感应定律】  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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