分析 (1)對整體分析,根據(jù)牛頓第二定律求出金屬桿未進入磁場時的加速度,結(jié)合速度位移公式求出金屬桿剛要進入磁場時的速度大。
(2)對整體分析,結(jié)合安培力公式和切割產(chǎn)生的感應電動勢公式和歐姆定律得出安培力,從而根據(jù)牛頓第二定律得出加速度的大小.
(3)分段研究,求出磁場不變時的感應電流,和磁場均勻減小時的感應電流,結(jié)合焦耳定律求出金屬桿a產(chǎn)生的焦耳熱.
解答 解:(1)對整體研究,根據(jù)牛頓第二定律得,a1=$\frac{mg}{2m}=\frac{g}{2}=\frac{10}{2}m/{s}^{2}=5m/{s}^{2}$,
金屬桿剛要進入磁場時的速度大小v=$\sqrt{2{a}_{1}5ihparw_{1}}=\sqrt{2×5×0.1}m/s=1m/s$.
(2)金屬桿進入磁場的時間${t}_{1}=\frac{v}{a}=\frac{1}{5}s=0.2s$,
此時磁感應強度B=1T,對整體分析,加速度a=$\frac{mg-BIL}{2m}=\frac{mg-\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}}{2m}$=$\frac{g}{2}-\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{2mR}$=$5-\frac{1×1×1}{2×0.1×1}=0m/{s}^{2}$.
(3)金屬桿從PQ到MN的時間${t}_{2}=\frac{piom7ga_{2}}{v}=\frac{1}{1}s=1s$,
可知0-3s內(nèi),在0.2-1s內(nèi)有電流,2-3s內(nèi)有電流,
在0.2-1s內(nèi),電流的大小${I}_{1}=\frac{BLv}{R}=\frac{1×1×1}{1}A=1A$,則金屬桿a產(chǎn)生的焦耳熱${Q}_{1}={{I}_{1}}^{2}R{t}_{1}=1×1×0.8J=0.8J$,
在2-3s內(nèi),電流的大小${I}_{2}=\frac{E}{R}=\frac{\frac{△B}{△t}L2mr0qmr_{2}}{R}=\frac{1×1×1}{1}A=1A$,則金屬桿a產(chǎn)生的焦耳熱${Q}_{2}={{I}_{2}}^{2}R{t}_{2}=1×1×1J=1J$,
可知Q=Q1+Q2=0.8+1J=1.8J.
答:(1)金屬桿剛要進入磁場時速度大小v為1m/s;
(2)金屬桿剛進入磁場時加速度大小a為0;
(3)在0~3s時間內(nèi)金屬桿a產(chǎn)生的焦耳熱為1.8J.
點評 本題是電磁感應與電路、力學知識的綜合,關(guān)鍵要正確分析導體棒的受力情況和能量轉(zhuǎn)化的情況,熟練推導出安培力與速度的關(guān)系,結(jié)合牛頓第二定律和運動學公式綜合求解.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 質(zhì)量相等的兩物體,甲的速度為2m/s,乙的速度為-2m/s,則甲的動能比乙的動能大 | |
B. | 物體的質(zhì)量越大,則動能一定越大 | |
C. | 動能是標量,只有大小沒有方向 | |
D. | 物體的速度越大,則動能一定越大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電冰箱的工作過程表明,熱量可以從低溫物體向高溫物體傳遞 | |
B. | 空調(diào)機在制冷過程中,從室內(nèi)吸收的熱量少于向室外放出的熱量 | |
C. | 科技的進步可以使內(nèi)燃機成為單一的熱源熱機 | |
D. | 對能源的過度消耗使自然界的能量不斷減少,形成“能源危機” | |
E. | 能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 甲、乙兩船同時到達對岸 | |
B. | 若僅是河水流速v0增大,則兩船的渡河時間都不變 | |
C. | 不論河水流速v0如何改變,只要適當改變θ角,甲船總能到達正對岸的A點 | |
D. | 若僅是河水流速v0增大,則兩船到達對岸時,兩船之間的距離仍然為L |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | $\frac{md}{M}$ | B. | $\frac{Md}{m}$ | C. | $\frac{md}{M+m}$ | D. | $\frac{Md}{M+m}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 油的密度 | B. | 油的摩爾體積 | C. | 油的摩爾質(zhì)量 | D. | 油滴的質(zhì)量 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 小球到達A點時其運動速度最大 | |
B. | 小球運動到B點時,它的動能和彈簧彈性勢能的總和最大 | |
C. | 小球下落至C點時它的加速度大小為g,方向豎直向上 | |
D. | 小球在最低點C處對彈簧的壓力一定大于2mg |
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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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