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如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,图中OH∥CD...

如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,图中OH∥CD∥FG,∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=OE=L;一根质量为m、长度为2L的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v沿OH方向从斜面底端滑上导轨并到达斜面顶端,O是AB棒的中点,AB⊥OH.金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.求:
(1)导体棒在导轨DEF上滑动时电路中电流的大小;
(2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;
(3)将导体棒从底端拉到斜面顶端过程电机对杆做的功.

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(1)根据感应电动势公式得出电动势与有效长度的关系,由题意得到电阻与有效长度的关系,根据欧姆定律得到导体棒在导轨DEF上滑动时电路中电流的大小; (2)AB两端的电压等于AD、DF、FB三段感应电动势之和.AD、FB两段电压等于感应电动势.DF段根据电压分配求出. (3)根据功能关系可知,导体棒从底端拉到斜面顶端过程电机对杆做的功等于导体棒增加的重力势能与电路产生的热量之和.AB棒在DEF上滑动时产生的电热Q1,数值上等于克服安培力做的功. 【解析】 (1)设AB棒等效切割长度为l,则         感应电动势为E=Blv                                                          回路电阻为R=3lr        回路电流为I==                                                       (2)AB棒滑到DF处时       AB两端的电压UBA=UDA+UFD+UBF          UDA+UBF=BLv          而UDF==                                                                得UBA=UDA+UFD+UBF=     (3)导体棒重力势能的增加量△EP=mg(2L+Lcos30°)sin30°=                                    AB棒在DEF上滑动时产生的电热Q1,数值上等于克服安培力做的功Q1=W安            又因为F安∝S,如图,故 Q1=W安==     AB棒在CDFG导轨上滑动时产生的电热Q2,电流恒定,电阻不变         则Q2=I2Rt=()2•3Lr=  得,电机做的功W=△EP+Q1+Q2=    答:(1)导体棒在导轨DEF上滑动时电路中电流的大小为流为;        (2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压为;      (3)将导体棒从底端拉到斜面顶端过程电机对杆做的功是.
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考点分析:
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A.待测电压表V1
B.电流表A1(0~0.6A,内阻约0.2Ω);
C.电压表V2(量程0~10V,内电阻约10kΩ);
D.滑动变阻器R1(0~50Ω,额定电流0.5A);
E.定值电阻R=5kΩ; F.电源E(电动势8V,内阻较小);
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(1)在虚线框内画出正确的实验电路图(要求测量值尽可能精确、测量值的变化范围尽可能大一些,所用器材用对应的符号标出).
(2)实验时需要测得的物理量有______.(用符号表示并说明其物理意义)
(3)待测电压表内电阻表达式为RV1=______(用(2)中符号表示)

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B.滑块B的动量为0.5mv时,斜面体对水平面的压力大小为(M+2m)g
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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