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如图所示,cd、ef是两根电阻不计的光滑金属导轨,其所在平面与水平面之间的夹角为...

manfen5.com 满分网如图所示,cd、ef是两根电阻不计的光滑金属导轨,其所在平面与水平面之间的夹角为60°,将两导轨用开关S连接,在两导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B,可在导轨上自由滑动的金属棒长L,质量为m,电阻为R,设导轨足够长,则:
(1)先将开关S断开,金属棒ab由静止开始释放后,经过多长时间S接通,ab必将做匀速运动?
(2)若先将开关S闭合,将金属棒由静止开始释放,在运动过程中ab上的最大热功率为多大?
(1)开关接通前,导体棒做匀加速直线运动,开关闭合后做匀速运动,匀速运动时,合力为零,根据法拉第定律、欧姆定律推导出安培力与速度的关系式,根据平衡条件列式求出匀速运动的速度,再根据运动学公式和牛顿第二定律求得时间. (2)若先将开关S闭合,将金属棒由静止开始释放,ab棒先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动,此时速度最大,感应电流最大,热功率最大,且等于重力的功率.由平衡条件求出匀速运动时的速度,由功率关系求ab上的最大热功率. 【解析】 (1)设ab棒匀速运动时的速度大小为v,此时棒产生的感应电动为 E=BLv 感应电流为 I= 棒所受的安培力为F=BIL= 根据平衡条件有 mgsin60°=F= 解得 v= 开关S闭合前,棒ab做匀加速运动,加速度为 a==gsin60° 由v=at得,t== (2)若先将开关S闭合,将金属棒由静止开始释放,ab棒先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动,此时速度最大,感应电流最大,热功率最大.根据平衡条件得知,最大速度仍等于v,则根据功能关系得    ab上的最大热功率为 P=mgvsin60°=mg••sin60°= 答: (1)先将开关S断开,金属棒ab由静止开始释放后,经过时间S接通,ab必将做匀速运动. (2)若先将开关S闭合,将金属棒由静止开始释放,在运动过程中ab上的最大热功率为.
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考点分析:
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A.量程0~0.6A,内阻为0.5Ω的电流表;
B.量程0~3A,内阻为0.1Ω的电流表;
C.量程0~3V,内阻为6kΩ的电压表;
D.量程0~15V,内阻为30kΩ的电压表;
E.阻值为0~1kΩ,额定电流为0.5A的滑动变阻器;
F.阻值为0~10kΩ,额定电流为2A的滑动变阻器;
G.蓄电池(6V)
H.开关一个,导线若干.
(3)若下图所示的实验仪器就是我们选定的,请用铅笔画线连好电路.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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