如圖所示,一矩形導體框的兩端各串聯(lián)一只電阻,R1=1.0Ω,R2=2.0Ω.導體框處在勻強磁場中,其磁感應強度B=5T,方向如圖,今有一根長為0.2m的導體棒ab以1.0m/s的速度在框架上向右滑動,導體棒和框架電阻不計.求:
(l)通過R1、R2的電流;
(2)磁場對導體棒的作用力;
(3)電阻R1、R2上消耗的電功率;
(4)作用在導體棒上的外力做功的功率.
分析:(1)根據(jù)切割產(chǎn)生的感應電動勢公式求出電動勢的大小,結合閉合電路歐姆定律求出通過R1、R2的電流.
(2)根據(jù)串并聯(lián)電路的特點求出通過導體棒的電流,結合安培力大小公式求出磁場對導體棒的作用力.
(3)根據(jù)功率的公式求出電阻R1、R2上消耗的電功率.
(4)根據(jù)共點力平衡求出外力的大小,從而求出外力做功的功率.
解答:解:(1)切割產(chǎn)生的感應電動勢為:E=BLv=5×0.2×1V=1V.
則通過R1的電流為:I1=
E
R1
=
1
1
A=1A

通過R2的電流為:I2=
E
R2
=
1
2
A=0.5A

(2)通過導體棒的電流為:I=I1+I2=1.5A.
則導體棒所受的安培力為:FA=BIL=5×1.5×0.2N=1.5N.
(3)電阻R1上消耗的電功率為:P1=I12R1=1×1W=1W
電阻R2上消耗的電功率為:P2=I22R2=0.25×2W=0.5W.
(4)根據(jù)P=Fv=FAv得:P=1.5×1W=1.5W.
答:(1)通過R1、R2的電流分別為1A、0.5A.
(2)磁場對導體棒的作用力為1.5N.
(3)電阻R1、R2上消耗的電功率分別為1W,0.5W.
(4)作用在導體棒上的外力做功的功率為1.5W.
點評:本題考查了電磁感應與電路的綜合,關鍵理清電路,運用切割產(chǎn)生的感應電動勢公式、閉合電路歐姆定律等知識解決.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?浙江)如圖所示,一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動,其在紙面上的長度為L1,垂直紙面的寬度為L2.在膜的下端(圖中A處)掛有一平行于轉(zhuǎn)軸,質(zhì)量為m,長為L2的導體棒使膜成平面.在膜下方水平放置一足夠大的太陽能光電池板,能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能,并將光能轉(zhuǎn)化成電能.光電池板可等效為一個一電池,輸出電壓恒定為U;輸出電流正比于光電池板接收到的光能(設垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定).導體棒處在方向豎直向上的勻強磁場B中,并與光電池構成回路,流經(jīng)導體棒的電流垂直紙面向外(注:光電池與導體棒直接相連,連接導線未畫出).
(1)現(xiàn)有一束平行光水平入射,當反射膜與豎直方向成θ=60°時,導體棒處于受力平衡狀態(tài),求此時電流強度的大小和光電池的輸出功率.
(2)當θ變成45°時,通過調(diào)整電路使導體棒保持平衡,光電池除維持導體棒平衡外,還能輸出多少額外電功率?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動,其在紙面上的長度為L1,垂直紙面的長度為L2.在膜的下端(圖中A處)掛有一平行于轉(zhuǎn)軸,質(zhì)量為m,長為L3的導體棒使膜形成平面.在膜下方水平放置一足夠大的太陽能光電池板,能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能,并將其轉(zhuǎn)化成電能.光電池板可等效為一個電池,輸出電壓恒定為U;輸出電流正比于光電池板接收到的光能(設垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定).導體棒處在方向豎直向上的勻強磁場B中,并與光電池構成回路,流經(jīng)導體棒的電流垂直紙面向外(注:光電池與導體棒直接相連,連接導線未畫出).
(1)再有一束平行光水平入射,當反射膜與豎直方向成θ=60°時,導體棒受力處于平衡狀態(tài),求此時電流強度的大小和光電池的輸出功率.
(2)當θ變成45°時,光電池板接收到的光能對應的功率P’與當θ=60°時光電池板接收到的光能對應的功率P之比?
(3)當θ變成45°時,通過調(diào)整電路使導體棒保持平衡,光電池除維持導體棒處于平衡外,還能輸出多少額外電功率?

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科目:高中物理 來源:2010年浙江省高考物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示,一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動,其在紙面上的長度為L1,垂直紙面的寬度為L2.在膜的下端(圖中A處)掛有一平行于轉(zhuǎn)軸,質(zhì)量為m,長為L2的導體棒使膜成平面.在膜下方水平放置一足夠大的太陽能光電池板,能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能,并將光能轉(zhuǎn)化成電能.光電池板可等效為一個一電池,輸出電壓恒定為U;輸出電流正比于光電池板接收到的光能(設垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定).導體棒處在方向豎直向上的勻強磁場B中,并與光電池構成回路,流經(jīng)導體棒的電流垂直紙面向外(注:光電池與導體棒直接相連,連接導線未畫出).
(1)現(xiàn)有一束平行光水平入射,當反射膜與豎直方向成θ=60°時,導體棒處于受力平衡狀態(tài),求此時電流強度的大小和光電池的輸出功率.
(2)當θ變成45°時,通過調(diào)整電路使導體棒保持平衡,光電池除維持導體棒平衡外,還能輸出多少額外電功率?

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科目:高中物理 來源:2010年高考試題(浙江卷)解析版 題型:計算題

  (20分)如圖所示,一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動,其在紙面上的長度為L1,垂直紙面的寬度為L2。在膜的下端(圖中A處)掛有一平行于轉(zhuǎn)軸,質(zhì)量為m,長為L3的導體棒使膜繃成平面。在膜下方水平放置一足夠大的太陽能光電池板,能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能,并將光能轉(zhuǎn)化成電能。光電池板可等效為一個一電池,輸出電壓恒定為U,輸出電流正比于光電池板接收到的光能(設垂直于入射光單位面積上的光功率保持恒定)。導體棒處在方向豎直向上的勻強磁場B中,并與光電池構成回路,流經(jīng)導體棒的電流垂直紙面向外(注:光電池與導體棒直接相連,連接導線未畫出)。

(1)現(xiàn)有一束平行光水平入射,當反射膜與豎直方向成=60時,導體棒處于受力平衡狀態(tài),求此時電流強度的大小和光電池的輸出功率。

(2)當變成45時,通過調(diào)整電路使導體棒保持平衡,光電池除維持導體棒力學平衡外,還能輸出多少額外電功率?

 

 

 

 

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