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如图所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电...

如图所示,光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻,质量为m电阻为r的导体棒垂直跨接在导轨上.导轨的电阻均不计,且接触良好.在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度v1匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,导体棒同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内.
(1)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少?
(2)求导体棒所达到的恒定速度v2
(3)导体棒以恒定速度v2运动时,单位时间内克服阻力所做的功和电路中R消耗的电功率各为多大?

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(1)为使导体棒能随磁场运动,导体棒所受的阻力最大不能超过此时所受的安培力,根据E=BLv1、I=、F=BIL,求出安培力即可求解. (2)当导体棒所达到的恒定速度v2时,回路中总感应电动势为E=BL(v1-v2),电流I=、F=BIL得到安培力表达式,根据平衡条件求得v2; (3)导体棒以恒定速度v2运动时,单位时间内克服阻力所做的功即为克服阻力做功的功率,由P=fv2求解.根据公式P=I2R求解电路中R消耗的电功率. 【解析】 (1)当磁场以速度v1匀速向右移动时,则有    E=BLv1、I=、F=BIL, 联立得到  安培力为F= 为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过F,即阻力最大值为 fm=F= (2)导体棒所达到的恒定速度v2时,根据E=BL(v1-v2),, 得导体棒所受的安培力F=BIL= 由于速度恒定时,则有:=f, 可得:v2=v1- (3)导体棒以恒定速度v2运动时,单位时间内克服阻力所做的功即克服阻力做功的功率为  P导体棒=Fv2=fv2= 电路中R消耗的电功率为   P电路=I2R=== 答:(1)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过. (2)导体棒所达到的恒定速度v2为v1-. (3)导体棒以恒定速度v2运动时,单位时间内克服阻力所做的功为,电路中R消耗的电功率为.
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考点分析:
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(1)在此后物体向右运动的最大距离.
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②该同学操作符合规范,考虑到各种误差因素并尽可能减小了误差.根据题中提供的条件,可求出当地重力加速度g=______ m/s2.(保留三位有效数字)
(2)为了测量一电动势约为2V,内阻约0.1Ω蓄电池的电动势和内阻.实验室提供了下列器材:
A.电压表(0~15V,内阻约为30kΩ);       B.电流表A1(0~0.6A,内阻r1约为2Ω);
C.电流表A2(0~20mA,内阻r2=10Ω);      D.滑动变阻器R1(0~10Ω,2A);
E.滑动变阻器R2(0~100Ω,0.5A);        F.阻值为1Ω的标准定值电阻R
G.定值电阻R=90Ω;                        H.开关1只,足量导线.
①为了使电动势和内阻的测量尽可能准确,实验时滑动变阻器及可能用到的电阻应选______(填写器材的字母代号)
②在虚线框中画出实验原理电路图.(在图上标出所用器材的字母符号);
③根据实验中测得数据作出的I2-I1图象如图2所示,由此可得:电源电动势为E=______V,电源的内阻为r=______Ω.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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