如圖所示,寬L=1m、傾角θ=300的光滑平行導軌與電動勢E=1.5V、內(nèi)阻r=0.5Ω的電池相連接,處在磁感應強度B=0.25T、方向垂直導軌平面向上的勻強磁場中.質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=0.5Ω的導體棒ab從靜止開始運動.不計導軌電阻,且導軌足夠長.試計算:
(1)若在導體ab運動t=2s時將開關S閉合,這時導體受到的安培力是多大?加速度是多大?
(2)導體ab的穩(wěn)定速度是多大?
(3)當ab達到穩(wěn)定速度時,ab的重力功率PG、安培力功率P、回路中消耗的電功率P以及回路中焦耳熱功率PQ的大小各是多少?
分析:(1)根據(jù)運動學公式與牛頓第二定律,及法拉第電磁感應定律、安培力的表達式,即可求解.
(2)根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合F=BIL、E=BLv等公式,即可求解;
(3)根據(jù)導體處于勻速直線運動,由能量守恒得,功率間的關系,從而可求得結(jié)果.
解答:解:(1)閉合開關前,導體ab在2s末的速度為:
v0=at=gtsinθ=10×
1
2
=10m/s
導體ab的感應電動勢為:
Eab=BLv0=0.25×1×10=2.5V>E=1.5V
閉合開關時,導體所受安培力為:
F=BIL=B
Eab-E
R+r
L=
0.25×(2.5-1.5)×1
0.5+0.5
=0.25N,方向沿斜面向上
加速度為:a=
mgsinθ-F
m
=
0.1×10×0.5-0.25
0.1
=2.5m/s2,即導體做勻加速運動.
(2)當a=0時,導體的速度最大為V,即為收尾速度,有mgsinθ=BIL
其中:I=
BLV-E
R+r

代入數(shù)據(jù),聯(lián)立得:V=14m/s2
(3)當導體以收尾速度勻速運動時,導體ab的重力功率、安培力功率和電功率大小相等,
即:P=mgVsinθ=0.1×10×14×0.5=7W
所以有:PG=P=P=7W
回路中焦耳熱功率為:PQ=I2(R+r)=(
BLV-E
R+r
)2(r+R)=
(BLV-E)2
R+r
=
(0.25×1×14-1.5)2
0.5+0.5
=4W
答:(1)這時導體受到的安培力是0.25N;加速度是2.5m/s2
(2)導體ab的穩(wěn)定速度是14m/s;
(3)當達到收尾速度時,導體ab的重力功率、安培力功率、電功率以及回路中焦耳熱功率分別是PG=7W,P=7W,P=7W,PQ=4W.
點評:考查法拉第電磁感應定律,牛頓第二定律與運動學公式綜合運用,并掌握功率的表達式,及理解收尾速度的含義.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?宜賓模擬)如圖所示,寬L=1m、高h=7.2m、質(zhì)量M=8kg的上表面光滑的木板在水平地面上運動,木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.當木板的速度為vo=3m/s時,把一質(zhì)量m=2kg的光滑小鐵塊(可視為質(zhì)點)無初速輕放在木板上表面的右端,取g=10m/s2.求:
(1)小鐵塊與木板脫離時木板的速度v1的大小
(2)小鐵塊剛著地時與木板左端的水平距離s.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,寬L=1m、傾角θ=30°的光滑平行導軌與電動勢E=3.0V、內(nèi)阻r=0.5Ω的電池相連接,處在磁感應強度B=
3
3
T、方向豎直向上的勻強磁場中.質(zhì)量m=200g、電阻R=1Ω的導體ab從靜止開始運動.不計期于電阻,且導軌足夠長.試計算:
(1)若在導體ab運動t=3s后將開關S合上,這時導體受到的安培力是多大?加速度是多少?
(2)導體ab的收尾速度是多大?
(3)當達到收尾速度時,導體ab的重力功率、安培力功率、電功率以及回路中焦耳熱功率和化學功率各是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,寬L=1m、傾角的光滑平行導軌與電動勢E=3.0V、內(nèi)阻r=0.5的電池相連接,處在磁感應強度、方向豎直向上的勻強磁場中。質(zhì)量m=200g、電阻R=1的導體ab從靜止開始運動。不計期于電阻,且導軌足夠長。試計算:

(1)若在導體ab運動t=3s后將開關S合上,這時導體受到的安培力是多大?加速度是多少?

(2)導體ab的收尾速度是多大?

(3)當達到收尾速度時,導體ab的重力功率、安培力功率、電功率以及回路中焦耳熱功率和化學功率各是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2010年江西省高三10月月考物理試題 題型:計算題

如圖所示,寬L=1m、高h=7.2m、質(zhì)量M=8kg的上表面光滑的木板在水平地面上運動,木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2。當木板的速度為vo=3m/s時,把一質(zhì)量m=2kg的光滑小鐵塊(可視為質(zhì)點)無初速輕放在木板上表面的右端,取g=10m/s2。求:

(1)小鐵塊與木板脫離時木板的速度v1的大小

(2)小鐵塊剛著地時與木板左端的水平距離s

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案