如图所示,ab、cd是两根固定的竖直光滑的足够长金属导轨,导轨上套有一根可滑动的金属细棒,整个装置放在磁感应强度B=0.5T的水平匀强磁场中。已知棒长L=10cm,电阻R=0.2Ω,

◎ 题目

如图所示,abcd是两根固定的竖直光滑的足够长金属导轨,导轨上套有一根可滑动的金属细棒,整个装置放在磁感应强度B=0.5T的水平匀强磁场中。已知棒长L=10cm,电阻R=0.2Ω,质量m=20g,开始时处于静止状态。电池电动势E=1.5V,内阻r=0.1Ω,导轨的电阻、空气阻力均不计,取g=10m/s2。当电键K闭合后,试求:
(1)棒L的最大加速度;
(2)棒L的最大速度;
(3)棒L达到最大速度后,棒L发热消耗的功率与整个电路消耗的功率之比;
(4)若棒L从静止到速度达到最大过程中上升了s=10m,则在这过程中,安培力对棒L所做的功是多少?

◎ 答案

(1),方向竖直向上。
(2),方向竖直向上。
(3)
(4)

◎ 解析

(1)K闭合瞬间,棒L所受向上安培力

所以棒L向上运动并切割磁感线产生感生电动势
于是电路中的电流为
L所受安培力
由牛顿第二定律,棒有
所以棒L的加速度为
所以,当棒L由静止开始运动时(v=0),有最大加速度
,方向竖直向上。
(2)以后,随着棒L速度v的不断增大,a不断减小,直至a=0时,有最大速度
,方向竖直向上。
(3)棒L达到最大速度后,电路中的电流为

所以棒L发热消耗的功率与整个电路消耗的功率之比

(4)在棒L由静止至速度最大过程中,所受安培力为变力,由动能定理

所以在这过程中,安培力对棒L所做的功

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,ab、cd是两根固定的竖直光滑的足够长金属导轨,导轨上套有一根可滑动的金属细棒,整个装置放在磁感应强度B=0.5T的水平匀强磁场中。已知棒长L=10cm,电阻R=0.2Ω,…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐