分析 (1)對沒有進入磁場過程運用動能定理列式,對進入磁場的過程再次根據(jù)動能定理列式,最后聯(lián)立求解即可;
(2)在軌道最低點,支持力和重力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律列式求解最低點的速度;再對從最低點到最高點過程根據(jù)動能定理列式求解熱量;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律列式求解平均感應(yīng)電動勢,根據(jù)歐姆定律求解平均電流,得到電荷量;
(3)棒做勻速圓周運動,其水平分運動的速度符合正弦函數(shù)規(guī)律,先求解電壓的有效值,然后根據(jù)焦耳定律列式求解.
解答 解:(1)桿從起始位置到2L過程,由動能定理可得:
F•2L=12mv21,
桿在磁場中再運動L過程,根據(jù)動能定理,有:
FL+W安=12m(v22−v21)
根據(jù)功能關(guān)系,有:
W安=-Q1,
聯(lián)立解得:Q1=m(3v21−2v22)4;
(2)到達軌道底端cd時,根據(jù)牛頓第二定律,有:
2mg-mg=mv2r,
解得:v=√gr;
根據(jù)能量守恒定律,有:Q2=mgr-12mv2;
故產(chǎn)生的焦耳熱Q2=12mgr;
平均感應(yīng)電動勢¯E=△∅△t;
平均感應(yīng)電流:¯I=¯ER;
通過R的電荷量q=¯I•△t,
解得:q=BrLR;
(3)金屬桿中產(chǎn)生正弦式交變電流的有效值:I=BLv0√2R;
在四分之一周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q={I}^{2}R\frac{πr}{2{v}_{0}};
由功能關(guān)系有WF-mgr=Q,
解得拉力的功為WF=mgr+\frac{πr{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{4R};
答:(1)此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q1為\frac{m(3{v}_{1}^{2}-2{v}_{2}^{2})}{4};
(2)此過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q2為\frac{1}{2}mgr,通過R的電荷量為\frac{BrL}{R};
(3)在到達ab的過程中拉力做的功為mgr+\frac{πr{B}^{2}{L}^{2}{v}_{0}}{4R}.
點評 本題是力電綜合問題,關(guān)鍵是明確導(dǎo)體棒的受力情況和運動情況,根據(jù)動能定理、牛頓第二定律和功能關(guān)系列式求解,注意電流的平均值與有效值的區(qū)別.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 小磁針的N極將向下轉(zhuǎn)動 | B. | 小磁針的N極將向里轉(zhuǎn)動 | ||
C. | 小磁針的N極將向外轉(zhuǎn)動 | D. | 小磁針保持不動 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 發(fā)生的位移相等 | |
B. | 通過C點的速度相等 | |
C. | 電勢能減少量均為\frac{\sqrt{3}}{2}EqL | |
D. | 從A運動到C過程中動能變化量不相等 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 3BωL2 | B. | 4BωL2 | C. | 7.5BωL2 | D. | 8BωL2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 若 t=0 時刻釋放電子,電子始終向右運動,直到打到右極板上 | |
B. | 若 t=0 時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動 | |
C. | 若 t=\frac{T}{4} 時刻釋放電子,電子可能在兩板間振動,也可能打到右極板上 | |
D. | 若 t=\frac{3T}{8} 時刻釋放電子,電子必然打到左極板上 |
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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