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如图(a)所示,两根足够长的水平平行金属导轨相距为L=0.5m,其右端通过导线连...

manfen5.com 满分网如图(a)所示,两根足够长的水平平行金属导轨相距为L=0.5m,其右端通过导线连接阻值R=0.6Ω的电阻,导轨电阻不计,一根质量为m=0.2kg、阻值r=0.2Ω的金属棒ab放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,取g=10m/s2.若所加磁场的磁感应强度大小恒为B,通过小电动机对金属棒施加水平向左的牵引力,使金属棒沿导轨向左做匀加速直线运动,经过0.5s电动机的输出功率达到P=10W,此后电动机功率保持不变.金属棒运动的v~t图象如图(b)所示,试求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)在0~0.5s时间内金属棒的加速度a的大小;
(3)在0~0.5s时间内电动机牵引力F与时间t的关系;
(4)若在0~0.3s时间内电阻R产生的热量为0.15J,则在这段时间内电动机做的功.
(1)棒匀速运动时牵引力与摩擦力、安培力的合力为0,写出平衡方程,即可求出磁感应强度B;其中牵引力:; (2)t=0.5s时,牵引力与摩擦力、安培力的合力提供棒运动的加速度; (3)结合(2)的结论,即可写出F与tD的表达式; (4)先根据串联电路的电功率的分配关系,求出电路消耗的总电热;电动机做的功转化为电热、摩擦力产生的热量和导体棒的动能. 【解析】 (1)当vm=5m/s时,棒匀速运动,E=BLvm,,FA=BIL ∴ ∴B=0.8T (2) 代入数据,得:=6.67m/s2 (3) ∴在0~0.5s时间内电动机牵引力F与时间t的关系 (4)电路中产生的总热量: ,v=at=2m/s ∵ 代人数据得: 答:(1)磁感应强度B的大小是0.8T; (2)在0~0.5s时间内金属棒的加速度a的大小是6.67m/s2; (3)在0~0.5s时间内电动机牵引力F与时间t的关系; (4)在这段时间内电动机做的功0.9J.
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考点分析:
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(2)关于线框MNPQ的电功率P的讨论:
某同学认为:既然ab杆滑至线框正中间时,路端电压最大,此时线框MNPQ的电功率P也最大,所以P的值是先变大后变小.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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