如圖,質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為m,棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)為L(zhǎng),開(kāi)始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R0。PQ左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。在t=0時(shí),一水平向左的拉力F垂直作用于導(dǎo)軌的bc邊上,使導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a。
(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(2)經(jīng)過(guò)多少時(shí)間拉力F達(dá)到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某一過(guò)程中力F做的功為W1,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W2,求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電流的表達(dá)式為
(2)
(3)產(chǎn)生的焦耳熱為
【解析】
試題分析:解:(1)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
導(dǎo)軌做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng),
回路中的總電阻
感應(yīng)電流的表達(dá)式為
導(dǎo)軌受安培力
由牛頓第二定律
上式中當(dāng)時(shí)外力F取最大值,
(3)設(shè)此過(guò)程中導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為s,摩擦力做功為
導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量
產(chǎn)生的焦耳熱為。
考點(diǎn):導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);閉合電路的歐姆定律;法拉第電磁感應(yīng)定律;電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化.
點(diǎn)評(píng):考查了電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)、電流隨時(shí)間變化的規(guī)律,討論其最大值,能量守恒定律的應(yīng)用.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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科目:高中物理 來(lái)源:2012年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試?yán)砭C物理(上海卷帶解析) 題型:計(jì)算題
(14分)如圖,質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)為L(zhǎng),開(kāi)始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R0。以ef為界,其左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t=0時(shí),一水平向左的拉力F垂直作用在導(dǎo)軌的bc邊上,使導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a。
(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(2)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間拉力F達(dá)到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W,求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量。
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科目:高中物理 來(lái)源:2012年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試?yán)砭C物理(上海卷解析版) 題型:計(jì)算題
(14分)如圖,質(zhì)量為M的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上,始終與導(dǎo)軌接觸良好,PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)為L(zhǎng),開(kāi)始時(shí)PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R,右側(cè)導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為R0。以ef為界,其左側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向上,右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)水平向左,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。在t=0時(shí),一水平向左的拉力F垂直作用在導(dǎo)軌的bc邊上,使導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a。
(1)求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式;
(2)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間拉力F達(dá)到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W,求導(dǎo)軌動(dòng)能的增加量。
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