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如图所示,质量为m的U型金属框M′MNN′,静放在倾角为θ的粗糙绝缘斜面上,与斜...

如图所示,质量为m的U型金属框M′MNN′,静放在倾角为θ的粗糙绝缘斜面上,与斜面间的动摩擦因数为μ,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力;MM′、NN′边相互平行,相距L,电阻不计且足够长;底边MN垂直于MM′,电阻为r;光滑导体棒ab电阻为R,横放在框架上;整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.在沿斜面向上与ab垂直的拉力作用下,ab沿斜面向上运动.若导体棒ab与MM′、NN′始终保持良好接触,且重力不计.则:
(1)当导体棒ab速度为v时,框架保持静止,求此时底边MN中所通过的电流I,以及MN边所受安培力的大小和方向.
(2)当框架恰好将要沿斜面向上运动时,通过底边MN的电流I多大?此时导体棒ab的速度v是多少?

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(1)由公式E=BLv、I=求解感应电流.由F=BIL,求解安培力,由右手定则判断感应电流的方向,由左手定则判断安培力的方向; (2)当框架恰好将要沿斜面向上运动时,MN受到的安培力等于框架的重力沿斜面向下与最大静摩擦力之和,可求出通过底边MN的电流I.由I==求解此时导体棒ab的速度v. 【解析】 (1)ab中的感应电动势E=BLv 回路中电流I==               此时底边MN所受的安培力 FA=BIL=BL=                              由左手定则判断可知:安培力方向沿斜面向上                          (2)当框架恰好将要沿斜面向上运动时,MN受到的安培力   FA=mgsinθ+μmgcosθ  又 FA=BIL                 解得 I=                   又I==                                 解得  v= 答:(1)当导体棒ab速度为v时,框架保持静止,底边MN中所通过的电流I是,MN边所受安培力的大小是,方向沿斜面向上. (2)当框架恰好将要沿斜面向上运动时,通过底边MN的电流I为,此时导体棒ab的速度v是.
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考点分析:
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(1)某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图.
①实验时首先要平衡摩擦力:取下沙桶,把木板不带滑轮的一端垫高,轻推小车,让小车______(选填“拖着”或“不拖着”)纸带运动.
②打点计时器使用频率为50Hz的交流电,记录小车运动的纸带如图乙所示.在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出.本实验需根据此纸带计算______(选填“速度”、“加速度”)的值,其中小车通过计数点“B”时,该值=______(计算结果保留两位有效数字).
③若实验室没有沙桶只有钩码,每个钩码质量m=50g,小车总质量M=200g,用该实验装置验证动能定理,则需验证重力对钩码所做的功是否等于______(选填“小车”或“小车和钩码”)动能的增量.
(2)小明同学为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内电阻,设计了如图甲所示的电路,在一定光照条件下进行实验:
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①请根据图1完成图2中实物的连线.
②将测量出来的数据记录在下表中,其中第4组数据的电压如图3所示,则此时电压为______V.
③将这些数据在图4中描点,第4组数据还未描出.
a.请在图4中描出第4组数据的点,作出该硅光电池组的U-I图线;
b.由此U-I图线可知,该硅光电池组的电动势E=1.80V,电池组的内阻随其输出电流的变化而改变,在电流为80μA时,该电池组的内阻r=______Ω(保留两位有效数字).
12345678
U/V1.771.751.701.541.271.000.50
I/μA1230486068768086

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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