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如图所示,一对平行光滑轨道放置大水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用电阻R...

如图所示,一对平行光滑轨道放置大水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用电阻R=2Ω连接,有一质量为m=0.5kg的导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向下.现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,使导体杆从静止开始做匀加速运动.经过位移s=0.5m后,撤去拉力,导体杆又滑行了相同的位移s后停下.
求:(1)全过程中通过电阻R的电荷量.
(2)拉力的冲量.
(3)匀加速运动的加速度.
(4)画出拉力随时间变化的F-t图象.

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(1)根据电量表达式、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律,即可求解; (2)根据动量定理,可求出拉力的冲量; (3)根据牛顿第二定律,结合安培力公式与运动学公式,即可求解; (4)由牛顿第二定律,与安培力公式可求出拉力与时间的关系式,并作出图象. 【解析】 (1)设全过程中平均感应电动势为E,平均感应电流为I,时间△t, 则通过电阻R的电荷量: q=I△t,I=,E=. 得q==1C (2、3)拉力撤去时,导体杆的速度为v,拉力撤去后杆运动时间为△t2,平均感应电流为I2, 根据牛顿第二定律有: BI2L=m, 即有,BI2L△t2=mv ∵I2△t2=q′== ∴,  v==m/s=2m/s 所以a==4m/s2 根据动量定理,则有 拉力的冲量I=mv=0.5×2N•s=1N•s (4)F=ma+BIL=ma+B2L2, 拉力作用时间t==0.5s,此时Fmax=6N; t=0时,F=ma=2N 画出拉力随时间变化的F-t图象 答:(1)全过程中通过电阻R的电荷量为1C, (2)拉力的冲量1N•s (3)匀加速运动的加速度为4m/s2. (4)图象如右图所示.
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考点分析:
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(c)你认为玩具电动机的实际输出功率______计算值(填大于、等于或小于).
原因是:______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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