分析 (1)金屬棒經(jīng)過最低點時導(dǎo)軌受到金屬棒的壓力大小為2mg,根據(jù)牛頓第二定律列式求出金屬棒到達(dá)最低點時的速度大��;
(2)根據(jù)能量守恒定律有,金屬棒從MN到PQ過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為小燈泡上產(chǎn)生的熱量,先計算金屬棒從MN到PQ的過程中平均感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流的大小,再推導(dǎo)求出流過小燈泡的電荷量;
(3)要使金屬棒沿導(dǎo)軌從PQ再回到MN,施加的外力做的功轉(zhuǎn)化為了小燈泡上產(chǎn)生的熱量和金屬棒ab的重力勢能.
解答 解:(1)設(shè)金屬棒到達(dá)最低點時的速度大小為v
金屬棒經(jīng)過最低點時導(dǎo)軌受到金屬棒的壓力大小為2mg,由牛頓第三定律可知
此時導(dǎo)軌對金屬棒的支持力FN=2mg,方向豎直向上
在最低點由牛頓第二定律有:FN−mg=mv2r
解得:v=√gr;
(2)根據(jù)能量守恒定律有,金屬棒從MN到PQ過程中減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為小燈泡上產(chǎn)生的熱量
則小燈泡上產(chǎn)生的熱量Q=mg(r-25r)=3mgr5
金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E=B•△S△t
流過小燈泡的平均感應(yīng)電流I=ER
則流過小燈泡的電荷量q=I•△t=ER•△t=B•△SR•△t•△t=B•△SR
金屬棒從MN到PQ的過程中△S=L(r+√r2−(r−25r)2)=95rL
故q=B•SR=9BrL5R;
(3)要使金屬棒沿導(dǎo)軌從PQ再回到MN,施加的外力做的功轉(zhuǎn)化為了小燈泡上產(chǎn)生的熱量和金屬棒ab的重力勢能
由能量守恒定律有W=Q+mg(r-25r)=65mgr
答:(1)金屬棒到達(dá)最低點時的速度大小為√gr;
(2)金屬棒從MN到PQ的過程中小燈泡上產(chǎn)生的熱量為35mgr,流過小燈泡的電荷量為9BrL5R.
(3)要使金屬棒沿導(dǎo)軌從PQ再回到MN,可對金屬棒施加一個力,這個力所做的總功至少為65mgr.
點評 本題考查電磁感應(yīng)與電路的綜合問題,解題關(guān)鍵是明確各個過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系,再結(jié)合能量守恒定律以及法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行求解.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
彈簧長度壓縮量x(cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
鋼球飛行水平距離S(m) | 1.01 | 1.50 | 2.01 | 2.48 | 3.01 | 3.50 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 質(zhì)點在l s末速度為1.5m/s | |
B. | 質(zhì)點在第l s內(nèi)的平均速度為1.5m/s | |
C. | 質(zhì)點做勻速直線運(yùn)動,速度為0.5m/s | |
D. | 質(zhì)點做勻加速直線運(yùn)動,加速度為0.5m/s2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 1 J | B. | 1.5 J | C. | 2 J | D. | 2.8 J |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 線圈a中產(chǎn)生順時針方向的電流,懸線張力變小 | |
B. | 線圈a中產(chǎn)生順時針方向的電流,懸線張力增大 | |
C. | 線圈a中產(chǎn)生逆時針方向的電流,懸線張力變小 | |
D. | 線圈a中產(chǎn)生逆時針方向的電流,懸線張力增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | P點場強(qiáng)比Q點場強(qiáng)小 | |
B. | P點電勢比Q點電勢高 | |
C. | P點電子的電勢能比Q點電子的電勢能大 | |
D. | 電子沿直線從N到M的過程中所受電場力恒定不變 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 電容器的電容變小 | B. | 電容器內(nèi)部電場強(qiáng)度大小變大 | ||
C. | 電容器內(nèi)部電場強(qiáng)度大小變小 | D. | P點電勢降低 |
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