分析 (1)當(dāng)金屬棒的加速度為零時,速度最大,結(jié)合安培力公式、切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式和歐姆定律,運用共點力平衡求出最大速度.
(2)通過法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律求出平均感應(yīng)電流,結(jié)合電路的定義式得出通過導(dǎo)體棒電量表達(dá)式,通過電量的分配得出該過程通過電阻R1的電量q;
(3)根據(jù)能量守恒定律求出整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱,從而得出下端電阻R2中產(chǎn)生的熱量.
解答 解:(1)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv,
根據(jù)串并聯(lián)電路的特點知,外電路總電阻 ${R_外}=\frac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1}+{R_2}}}=7.5Ω$
根據(jù)閉合電路歐姆定律得,$I=\frac{E}{{{R_外}+r}}$,
安培力FA=BIL,
當(dāng)加速度a為零時,速度v達(dá)最大,有mgsinθ=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{m}}{{R}_{外}+r}$,
解得速度最大值${v_m}=\frac{{mgsinθ({R_外}+r)}}{{{B^2}{L^2}}}$.
由以上各式解得最大速度vm=5m/s.
(2)根據(jù)電磁感應(yīng)定律 有$\overline{E}=\frac{△Φ}{△t}$,
根據(jù)閉合電路歐姆定律 有 $\overline I=\frac{\overline E}{{({R_外}+r)}}$,
感應(yīng)電量$q=\overline I△t=\frac{\overline E}{{({R_外}+r)}}△t=\frac{{\frac{△ϕ}{△t}}}{{({R_外}+r)}}△t=\frac{△ϕ}{{({R_外}+r)}}=\frac{BLx}{{({R_外}+r)}}$,
由以上各式解得 q=0.6C
通過R1的電荷為q1=$q×\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}=0.6×\frac{30}{40}$C=0.45C.
(3)金屬棒下滑過程中根據(jù)能量守恒定律可得:mgh=$\frac{1}{2}$mvm2+Q總
代入數(shù)據(jù)解得Q總=1.75J.
下端電阻R2中產(chǎn)生的熱量${Q}_{2}=(\frac{7.5}{7.5+2.5}×\frac{10}{10+30}){Q}_{總}=\frac{3}{16}{Q}_{總}$=$\frac{3}{16}×1.75J=0.33J$.
答:(1)金屬棒ab達(dá)到的最大速度為5m/s;
(2)該過程通過電阻R1的電量q為0.45C;
(3)ab在以上運動過程中導(dǎo)軌下端電阻R2中產(chǎn)生的熱量為0.33J.
點評 本是導(dǎo)體在導(dǎo)軌上滑動的類型,從力和能兩個角度研究.力的角度,關(guān)鍵是安培力的分析和計算.能的角度要分析過程中涉及幾種能、能量如何是轉(zhuǎn)化的.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 質(zhì)點在第2s末與第12s末的速度大小相等,方向相反 | |
B. | 質(zhì)點在第2s末與第12s末的加速度大小相等,方向相同 | |
C. | 質(zhì)點在0~5s內(nèi)與第10s~15s內(nèi)的位移大小相等,方向相同 | |
D. | 質(zhì)點在0~15s內(nèi)的位移大小為5m |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 甲光與乙光的頻率相同,且甲光的強度比乙光強 | |
B. | 對比三條圖線可知,對某種確定的金屬來說,光電流的遏止電壓只由入射光的頻率決定 | |
C. | 丙光的頻率比甲、乙光的大,所以光子的能量較大,丙光照射到K極到電子從K極射出的時間間隔明顯小于甲、乙光相應(yīng)的時間間隔 | |
D. | 用強度相同的甲、丙光照射該光電管,則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)相等 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | B. | C. | D. |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 粒子a帶負(fù)電 | |
B. | 粒子C的動能最大 | |
C. | 粒子b在磁場中運動的時間最長 | |
D. | 粒子b在磁場中運動時間的向心力最大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 導(dǎo)線圈中感應(yīng)電流的有效值為I | |
B. | 導(dǎo)線圈中感應(yīng)電流方向始終不變,但大小隨時間變化 | |
C. | 導(dǎo)線圈轉(zhuǎn)動過程中穿過矩形導(dǎo)線框的磁通量的最大值比為$\frac{2IR}{w}$ | |
D. | 線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中,通過導(dǎo)線橫截面的電量為$\frac{2I}{w}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 在1-2 s內(nèi),合外力不做功 | B. | 在0-2 s內(nèi),合外力總是做負(fù)功 | ||
C. | 在0-1 s內(nèi),合外力做正功 | D. | 在0-3 s內(nèi),合外力總是做正功 |
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