分析 (1)金屬棒在進(jìn)入磁場(chǎng)前,不受安培力作用,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力與摩擦力平衡;在進(jìn)入磁場(chǎng)后,金屬棒切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電流,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力與摩擦力、安培力平衡.根據(jù)平衡條件和電磁感應(yīng)知識(shí),可求出拉力.
(2)對(duì)金屬棒從OO′開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛離開(kāi)第 n 段磁場(chǎng)過(guò)程中,運(yùn)用動(dòng)能定理可求拉力做功.
(3)進(jìn)入磁場(chǎng)前,拉力和摩擦力做功,根據(jù)動(dòng)能定理,求出金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度.進(jìn)入在磁場(chǎng)時(shí),拉力、摩擦力和安培力做功,根據(jù)能量守恒定律求出熱量.
解答 解:(1)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng),則
進(jìn)入磁場(chǎng)前,有 F1=μmg ①
進(jìn)入磁場(chǎng)后,有 F2=μmg+F安 ②
金屬棒所受的安培力 ${F_安}=BIL=\frac{{{B^2}{L^2}{v_0}}}{3R}$ ③
解得 ${F_2}=μmg+\frac{{{B^2}{L^2}{v_0}}}{3R}$
(2)對(duì)金屬棒從OO′開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛離開(kāi)第 n 段磁場(chǎng)過(guò)程中,據(jù)動(dòng)能定理得
$W-μmg[{({n+2}){l_1}+({n-1}){l_2}}]-\frac{{{B^2}{L^2}{v_0}}}{3R}•n{l_1}=0$ ④
解得 $W=μmg[{({n+2}){l_1}+({n-1}){l_2}}]+\frac{{{B^2}{L^2}{v_0}}}{3R}•n{l_1}$
(3)由乙圖可知,從金屬棒剛進(jìn)第一個(gè)磁場(chǎng)到剛要進(jìn)第二個(gè)磁場(chǎng)時(shí)速度相同,據(jù)動(dòng)能定理得
(F-μmg)(l1+l2)-W安=0 ⑤
得 W安=(F-μmg)(l1+l2)
整個(gè)過(guò)程中電阻2R上產(chǎn)生的總熱量為 $Q=n•\frac{2R}{3R}•{W_安}$ ⑥
解得 $Q=n•\frac{2}{3}({F-μmg})({{l_1}+{l_2}})$
答:
(1)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)前拉力F1的大小為μmg,進(jìn)入磁場(chǎng)后拉力F2的大小為μmg+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{3R}$;
(2)金屬棒從OO′開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛離開(kāi)第n段磁場(chǎng)過(guò)程中,拉力所做的功為μmg[(n+2)l1+(n-1)l2]+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{3R}•n{l}_{1}$;
(3)整個(gè)過(guò)程中導(dǎo)軌左端電阻上產(chǎn)生的熱量為$\frac{2}{3}$n(F-μmg)(l1+l2).
點(diǎn)評(píng) 本題分析受力是基礎(chǔ),關(guān)鍵從能量轉(zhuǎn)化和守恒角度來(lái)求解,解題時(shí)要注意抓住使棒進(jìn)入各磁場(chǎng)的速度都相同,以及通過(guò)每段磁場(chǎng)時(shí)電路中發(fā)熱量均相同的條件.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 波的圖象表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移 | |
B. | 當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察到的頻率變小 | |
C. | 肥皂泡呈現(xiàn)彩色條紋是光的折射現(xiàn)象造成的 | |
D. | 狹義相對(duì)論認(rèn)為,在不同的慣性參考系中,一切物理規(guī)律都是相同的,真空中光速相同 | |
E. | a、b兩束光照射同一雙縫干涉裝置在屏上得到干涉圖樣中a的相鄰亮條紋間距比b光的相鄰亮條紋間距小,則可以判斷水對(duì)a光的折射率比b光大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 該行星的密度是地球密度的0.56倍 | |
B. | 該行星與“Glicsc581”的距離是日地距離的$\sqrt{\frac{13}{365}}$倍 | |
C. | 該行星的第一宇宙速度和地球上的第一宇宙速度相同 | |
D. | 如果人到了該行星,其體重是地球上的2.67倍 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 甲球運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度大小為2 rad/s | B. | 乙球運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度大小為6m/s | ||
C. | 甲球運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度大小不變 | D. | 乙球運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度大小不變 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 若拉力突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng) | |
B. | 若拉力突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPc做向心運(yùn)動(dòng) | |
C. | 若拉力突然消失,小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng) | |
D. | 若拉力突然變大,小球?qū)⒀剀壽EPa做直線運(yùn)動(dòng) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | Q位置不變,將P向上滑動(dòng),U′不變 | |
B. | Q位置不變,將P向上滑動(dòng),電流表的讀數(shù)變大 | |
C. | P位置不變,將Q向上滑動(dòng),電流表的讀數(shù)變大 | |
D. | P位置不變,將Q向上滑動(dòng),變壓器的輸入功率增大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | M、N 兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等 | B. | M、N 兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同 | ||
C. | M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高 | D. | M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)低 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 它們的線速度相等,乙的半徑小 | |
B. | 它們的周期相等,甲的半徑小 | |
C. | 它們的角速度相等,乙的線速度小 | |
D. | 它們的線速度相等,在相同時(shí)間內(nèi)甲與圓心連線掃過(guò)的角度比乙的小 |
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