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如图所示(俯视图),相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO′...

如图所示(俯视图),相距为2L的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在以OO′为右边界的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强大小为B,方向垂直导轨平面向下,导轨右侧接有定值电阻R,导轨电阻忽略不计.在距边界OO′为L处垂直导轨放置一质量为m、电阻不计的金属杆ab.求解以下问题:
(1)若金属杆ab固定在导轨上的初始位置.磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零.求此过程中电阻R上产生的焦耳热Ql
(2)若磁场的磁感应强度不变,金属杆ab在恒力作用下由静止开始向右运动3L距离,其V--X的关系图象如图乙所示.求:
①金属杆ab刚要离开磁场时的加速度大小;
②此过程中电阻R上产生的焦耳热Q2

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根据法拉第电磁感应定律求出线框中感应电动势. 根据焦耳定律求出电阻R上产生的焦耳热Ql. 对金属杆ab进行受力分析和运动过程分析,应用动能定理研究从L到3L的过程,表示出恒力F. 对金属杆ab刚要离开磁场时进行受力分析,运用牛顿第二定律列出等式求出加速度. 运用动能定理研究由起始位置到发生位移L的过程,求出安培力做功. 根据功能关系知道克服安培力做功求出电路中产生的焦耳热. 【解析】 (1)磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零,说明 根据法拉第电磁感应定律得出此过程中的感应电动势为: E1==  ① 通过R的电流为I1=  ② 此过程中电阻R上产生的焦耳热为Q1=I12Rt  ③ 联立求得Q1= (2)①ab杆离起始位置的位移从L到3L的过程中,由动能定理可得: F(3L-L)=m(v22-v12)  ④ ab杆刚要离开磁场时,感应电动势     E2=2BLv1  ⑤ 通过R的电流为I2= ⑥ ab杆水平方向上受安培力F安和恒力F作用,安培力为: F安=2BI2L  ⑦ 联立⑤⑥⑦F安=  ⑧ 由牛顿第二定律可得:F-F安=ma ⑨ 联立④⑧⑨解得a=- ②ab杆在磁场中由起始位置到发生位移L的过程中,由动能定理可得: FL+W安=mv12-0 W安=mv12-FL  ⑩ 根据功能关系知道克服安培力做功等于电路中产生的焦耳热, 所以联立④⑩解得     Q2=-W安= 答:(1)若金属杆ab固定在导轨上的初始位置.磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零.此过程中电阻R上产生的焦耳热为. (2)①金属杆ab刚要离开磁场时的加速度大小是-; ②此过程中电阻R上产生的焦耳热为.
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考点分析:
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D.电压表V(量程0~3V,内阻约为10kΩ)
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F.滑动变阻器R2(阻值范围0~1kΩ,允许最大电流100mA)
G.直流电源E(输出电压3V,内阻不计)
H.开关S,导线若干
I.多用电表
(1)为提高实验的准确程度,电流表应选用______;滑动变阻器应选用______(以上均填器材代号).
(2)请在图中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.
(3)检查实验电路连接正确,然后闭合开关,调节滑动变阻器滑动头,发现电流表和电压表指针始终不发生偏转.在不断开电路的情况下,检查电路故障,应该使用多用电表______挡;检查过程中将多用表的红、黑表笔与电流表“+”、“-”接线柱接触时,多用电表指针发生较大角度的偏转,说明电路故障是______

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D.如果V1示数保持正常值不变,那么当用电器增加时,滑动触头P应向下滑
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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