如图所示,宽L=1m、倾角的光滑平行导轨与电动势E=3.0V、内阻r=0.5的电池相连接,处在磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场中。质量m=200g、电阻R=1的导体ab从静止开始运动。

◎ 题目

如图所示,宽L=1m、倾角的光滑平行导轨与电动势E=3.0V、内阻r=0.5的电池相连接,处在磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场中。质量m=200g、电阻R=1的导体ab从静止开始运动。不计期于电阻,且导轨足够长。试计算:
(1)若在导体ab运动t=3s后将开关S合上,这时导体受到的安培力是多大?加速度是多少?
(2)导体ab的收尾速度是多大?
(3)当达到收尾速度时,导体ab的重力功率、安培力功率、电功率以及回路中焦耳热功率和化学功率各是多少?

◎ 答案

(1)受安培力为:
加速度为:,即导体做匀减速运动.
(2)收尾速度
(3)导体ab的重力功率、安培力功率和电功率大小相等,即:
回路中焦耳热功率和化学功率分别为:

◎ 解析

(1)闭合开关前,导体ab在3s末的速度为:

导体ab的感应电动势为:

闭合开关时,导体所受安培力为:

加速度为:,即导体做匀减速运动.
(2)当a=0时,导体的速度最小,即为收尾速度,有

(3)当导体以收尾速度匀速运动时,导体ab的重力功率、安培力功率和电功率大小相等,即:
同理,还有:
则电路中的电流为:
所以,回路中焦耳热功率和化学功率分别为:

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,宽L=1m、倾角的光滑平行导轨与电动势E=3.0V、内阻r=0.5的电池相连接,处在磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场中。质量m=200g、电阻R=1的导体ab从静止开始运动。…”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。

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