如图甲所示,光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定的同一水平面上,两导轨间距L=0.20cm,两导轨的左端之间连接的电阻R=0.40Ω,导轨上停放一质量m=0.10kg的金属杆ab,位
◎ 题目
如图甲所示,光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定的同一水平面上,两导轨间距L=0.20cm,两导轨的左端之间连接的电阻R=0.40Ω,导轨上停放一质量m=0.10kg的金属杆ab,位于两导轨之间的金属杆的电阻r=0.10Ω,导轨的电阻可忽略不计.整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.现用一水平外力F水平向右拉金属杆,使之由静止开始运动,在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示.求金属杆开始运动经t=5.0s时, (1)通过金属杆的感应电流的大小和方向; (2)金属杆的速度大小; (3)外力F的瞬时功率. |
◎ 答案
(1)由图象可知,t=5.0s时,U=0.40V. 此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)I=
用右手定则判断出,此时电流的方向由b指向a. (2)金属杆产生的感应电动势E=I(R+r)=0.50V 因E=BLv,所以0.50s时金属杆的速度大小v=
(3)金属杆速度为v时,电压表的示数应为 U=
由图象可知,U与t成正比,由于R、r、B及L均与不变量,所以v与t成正比,即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动. 金属杆运动的加速度a=
根据牛顿第二定律,在5.0s末时对金属杆有:F-BIL=ma, 解得F=0.20N. 此时F的瞬时功率P=Fv=1.0W. 答:(1)通过金属杆的感应电流的大小为1.0A,方向由b指向a. (2)金属杆的速度大小为5.0m/s. (3)外力F的瞬时功率为1.0W. |
◎ 解析
“略”◎ 知识点
专家分析,试题“如图甲所示,光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定的同一水平面上,两导轨间距L=0.20cm,两导轨的左端之间连接的电阻R=0.40Ω,导轨上停放一质量m=0.10kg的金属杆ab,位…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】,【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。- 最新内容
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上一篇:如图所示,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R
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