如圖甲所示,不計電阻的平行金屬導軌豎直放置,導軌間距為L=l m,上端接有電阻R=3Ω,虛線OO'下方是垂直于導軌平面的勻強磁場.現(xiàn)將質(zhì)量m=0.25kg、電阻r=1Ω的金屬桿ab,從OO'上方某處垂直導軌由靜止釋放,桿下落過程中始終與導軌保持良好接觸,桿下落過程中的v-t圖象如圖乙所示,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)金屬桿ab剛進入磁場時的速度大。
(2)磁感應強度B的大;
(3)桿在磁場中下落0.2s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量.
分析:(1)根據(jù)桿下落過程中的v-t圖象可知開始導體棒自由落體運動,進入磁場時開始勻速運動,由圖象可求出剛進入磁場時速度的大。
(2)金屬棒進入磁場時,做勻速運動,所受重力等于安培力的大小,因此根據(jù)受力平衡可解得正確結(jié)果;
(3)導體棒在磁場中勻速運動,因此回路中電流恒定,根據(jù)Q=I2Rt,可求出回路中的產(chǎn)生的熱量.
解答:解:(1)由圖象可知,桿自由下落1s進入磁場以v=10m/s做勻速運動.
答:金屬桿ab剛進入磁場時的速度大小為10m/s.
(2)回路中產(chǎn)生的電動勢為:E=BLv,
桿所受安培力為:F=BIL
根據(jù)平衡條件有:mg=F
代入數(shù)據(jù)解得:B=1T.
答:磁感應強度B的大小為1T.
(3)回路中的電流為:I=
BLv
R

電阻R產(chǎn)生的熱量為:Q=I2Rt=3.75J
答:桿在磁場中下落0.2s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量為:3.75J.
點評:本題比較簡單考查了導體切割磁感線產(chǎn)生電動勢E=BLv、安培力F=BIl等知識的理解和應用,注意公式的適用條件以及公式中各個物理量的含義.
練習冊系列答案
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(1)磁感應強度B
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(1)根據(jù)圖乙簡述金屬桿的運動情況;
(2)金屬棒勻速運動的速度;
(3)勻強磁場的寬度;
(4)導體棒在變速運動階段產(chǎn)生的熱量.
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(1)磁感應強度B的大。
(2)桿在磁場中下落0.1 s的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量.

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