分析 (1)棒b做勻加速運(yùn)動(dòng),合力恒定,由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和安培力公式FA=BIL得到安培力與時(shí)間t的關(guān)系式,再由牛頓第二定律求解F與t的關(guān)系式即可.
(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電流的定義式結(jié)合求電量q.
(3)若F做的功W=$\frac{83}{24}$J,結(jié)合第2小題的結(jié)果,求出b棒的速度,再由能量守恒定律求a棒產(chǎn)生的熱量.
解答 解:(1)t時(shí)刻b棒的速度 v=a0t
產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=BLv
感應(yīng)電流 I=$\frac{E}{{R}_{1}+{R}_{2}}$
b棒所受的安培力 FA=BIL
聯(lián)立得 FA=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{a}_{0}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$t=$\frac{{2}^{2}×{1}^{2}×0.1}{0.2+0.3}$t=0.8t (N)
對(duì)b棒,根據(jù)牛頓第二定律得 F-FA=m2a0;
則得 F=0.8t+0.1 (N)
(2)a棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),有 FA=μm1g
又FA=0.8t N
聯(lián)立解得 t=5s
t時(shí)間內(nèi),b棒的位移 x=$\frac{1}{2}{a}_{0}{t}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.1×{5}^{2}$=1.25m
通過(guò)棒b橫截面的電量 q=$\overline{I}t$=$\frac{\overline{E}t}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{BL\overline{v}t}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{BLx}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{2×1×1.25}{0.2+0.3}$C=5C
(3)a棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),b棒的速度為 v=a0t=0.5m/s
設(shè)回路產(chǎn)生的總熱量為Q總,根據(jù)能量守恒定律得:W=$\frac{1}{2}{m}_{2}{v}^{2}$+Q
解得 Q總=$\frac{10}{3}$J
故棒a上產(chǎn)生的熱量 Q=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$Q總=$\frac{4}{3}$J≈1.33J
答:(1)力F與時(shí)間t的關(guān)系式為F=0.8t+0.1 (N);
(2)通過(guò)棒b橫截面的電量q是5C;
(3)若F做的功W=$\frac{83}{24}$J,棒a上產(chǎn)生的熱量Q是1.33J.
點(diǎn)評(píng) 本題整合了電磁感應(yīng)與力學(xué)多個(gè)知識(shí),正確分析導(dǎo)體棒的受力情況和能量如何轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵,知道a棒剛要滑動(dòng)時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電量公式求電量、由能量守恒定律求解熱量都是基本思路,要熟練掌握.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 繩PB對(duì)物塊G2的拉力9 N | B. | 繩PA對(duì)P點(diǎn)的拉力20N | ||
C. | 斜面對(duì)物塊G2的摩擦力37.2 N | D. | 斜面對(duì)物塊G2的支持力34.6 N |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 0-t時(shí)間內(nèi),乙的平均速度大于甲的平均速度 | |
B. | 0-2t時(shí)間內(nèi),甲的平均速度大于乙的平均速度 | |
C. | 0-2t時(shí)間內(nèi)兩車一定有兩次相遇時(shí) | |
D. | 在t-2t時(shí)間內(nèi)的某時(shí)刻,兩車一定相遇 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 電子在Oa間做勻速直線運(yùn)動(dòng) | |
B. | 電子在Od之間一直在做減速直線運(yùn)動(dòng) | |
C. | 要使電子能到達(dá)無(wú)窮遠(yuǎn)處,粒子的初速度v0至少為$\sqrt{\frac{2e{φ}_{0}}{m}}$ | |
D. | 電子在cd間運(yùn)動(dòng)時(shí)其電勢(shì)能一定減小 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 2R | B. | R | C. | $\frac{R}{2}$ | D. | $\frac{R}{4}$ |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 電勢(shì)差的定義式UAB=$\frac{{W}_{AB}}{q}$,說(shuō)明兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UAB與電場(chǎng)力做功WAB成正比 | |
B. | A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于將正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力所做的功 | |
C. | 將1C的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn),電場(chǎng)力做1J的功,這兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為1V | |
D. | 電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過(guò)程,除受電場(chǎng)力外,還受其他力的作用,電荷電勢(shì)能的變化就不再等于電場(chǎng)力所做的功 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 可能沿曲線 Ba運(yùn)動(dòng) | B. | 可能沿直線 Bb 運(yùn)動(dòng) | ||
C. | 可能沿曲線 Bc運(yùn)動(dòng) | D. | 可能沿原曲線由 B 返回 A |
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