分析 (1)導體棒cd處于平衡狀態(tài),根據(jù)共點力的平衡條件結合閉合電路的歐姆定律、法拉第電磁感應定律求解;
(2)根據(jù)法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律求解通過ab的電荷量q和需要的時間t;
(3)根據(jù)焦耳定律計算該過程中導體棒cd中產(chǎn)生的焦耳熱,根據(jù)功能關系可得外力做的功W.
解答 解:(1)金屬棒ab切割磁感應線產(chǎn)生的感應電動勢為:
E=B1L1v1,
導體棒cd的電流為:I=$\frac{E}{R}$,
導體棒cd處于平衡狀態(tài),有:
B2Il0=mg,
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:v1=5m/s;
(2)由于導體棒cd始終靜止,所以金屬棒ab運動的過程中,感應電流不變,感應電動勢不變,根據(jù)法拉第電磁感應定律可得:
E=$\frac{△Φ}{t}$=$\frac{{B}_{1}△S}{t}$,
通過ab的電荷量為:q=It=$\frac{E}{R}t$=$\frac{△Φ}{R}=\frac{{B}_{1}△S}{R}$,
向右運動距離d=2m時切割磁感應線的有效長度為:
L2=$\frac{1}{2}{L}_{1}=2m$,
△S=$\frac{1}{2}({L}_{1}+{L}_{2})d=6{m}^{2}$,
解得:q=2C,t=0.3s;
(3)該過程中導體棒cd中產(chǎn)生的焦耳熱為:Q=I2Rt=$\frac{{E}^{2}}{R}t$,
代入數(shù)據(jù)解得:Q=20J;
金屬棒從EF處向左運動距離d=20m時,有:E=B1L2v2,
可得此時的速度為:v2=10m/s,
該過程中根據(jù)功能關系可得:W=Q+$\frac{1}{2}M{v}_{2}^{2}-\frac{1}{2}M{v}_{1}^{2}$,
解得:W=50J.
答:(1)金屬棒ab在EF處的速度為5m/s;
(2)金屬棒ab從EF處向右運動距離d=2m的過程中通過ab的電荷量q為2C,需要的時間t為0.3s;
(3)金屬棒ab從EF處向右運動距離d=2m外力做的功為50J.
點評 對于電磁感應問題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點是分析安培力作用下物體的平衡問題;另一條是能量,分析電磁感應現(xiàn)象中的能量如何轉化是關鍵.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 線圈中的感應電流沿逆時針方向(俯視),且最大感應電流為$\frac{nBL{v}_{0}}{R}$ | |
B. | 軌道受到的磁場作用力使緩沖車廂減速運動,從而實現(xiàn)緩沖 | |
C. | 此過程中,通過線圈abcd的電荷量為$\frac{nB{L}^{2}}{R}$ | |
D. | 此過程中,線圈abcd產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{1}{2}$mv02 |
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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:選擇題
A. | 飛向茫茫宇宙 | B. | 成為地球的同步“蘋果衛(wèi)星” | ||
C. | 成為地球的“蘋果月亮” | D. | 落向地面 |
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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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:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 1個 | B. | 2個 | C. | 3個 | D. | 6個 |
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