如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成30°角,两导轨的间距l=0.50m,一端接有阻值R=1.0Ω的电阻.质量m=0.10kg的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直,
◎ 题目
如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成30°角,两导轨的间距l=0.50 m,一端接有阻值R=1.0 Ω的电阻.质量m=0.10 kg的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直,电阻r=0.25 Ω.整个装置处于磁感应强度B=1. 0 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.t=0时刻,对金属棒施加一平行于导轨向上的外力F,使之由静止开始运动,运动过程中电路中的电流随时间t变化的关系如图乙所示.电路中其他部分电阻忽略不计,g取10 m/s2.求: (1)4.0 s末金属棒ab瞬时速度的大小; (2)3.0 s末力F的瞬时功率; (3)已知0~4.0 s时间内电阻R上产生的热量为0.64 J,试计算F对金属棒所做的功. |
◎ 答案
(1)2. 0 m/s (2)1.275 W (3)3.0 J |
◎ 解析
(1)由题图乙可得:t=4.0 s时,I=0.8 A. 根据I=,E=Blv 解得:v=2.0 m/s. (2)由I=和感应电流与时间的线性关系可知,金属棒做初速度为零的匀加速直线运动. 由运动学规律v=at 解得4.0 s内金属棒的加速度大小a=0.5 m/s2 对金属棒进行受力分析,根据牛顿第二定律得: F-mgsin 30°-F安=ma 又F安=BIl 由题图乙可得,t=3.0 s时,I=0.6 A 解得F安=0.3 N,外力F=0.85 N 由速度与电流的关系可知t=3.0 s时v=1.5 m/s 根据P=Fv,解得P=1.275 W. (3)根据焦耳定律:Q=I2Rt Q′=I2rt 解得在该过程中金属棒上产生的热量Q′=0.16 J 电路中产生的总热量为:Q总=0.80 J 根据能量守恒定律有: WF=ΔEp+Q总+mv2 ΔEp=mgxsin 30° x=at2 解得ΔEp=2.0 J F对金属棒所做的功WF=3.0 J. |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成30°角,两导轨的间距l=0.50m,一端接有阻值R=1.0Ω的电阻.质量m=0.10kg的金属棒ab置于导轨上,与导轨垂直,…”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
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下一篇:(18分)如图所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L=1m,导轨底端接有阻值为0.5W的电阻R,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中,磁
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