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如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=1.0m,电阻忽略不计,其所在平面与水平...

如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=1.0m,电阻忽略不计,其所在平面与水平面成α=37°角,磁感强度B=1.0T的匀强磁场方向垂直于导体框平面,一根质量为m=1.0Kg,有效电阻r=1.0Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,框架上端接有一阻值R=1.0Ω的定值电阻.该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5.求:
(1)导体棒由静止开始沿框架下滑达到的最大速度;
(2)若导体棒由静止开始沿框架下滑到恰好匀速运动时,通过导体棒截面电量共为q=3.0C,则此过程中导体棒的有效电阻消耗的电能为多少?

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(1)导体棒向下先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动,速度达到最大,此时棒受到重力、支持力、滑动摩擦力、安培力平衡,推导出安培力与速度关系式,由平衡条件求出速度. (2)根据法拉第电磁感应定律推出电量与距离的关系,由电量求出导体棒下滑的距离S,根据能量守恒求解整个电路产生的电能,再由电路的连接关系求出导体棒的有效电阻消耗的电能. 【解析】 (1)当导体的加速度为零时,速度为最大值vm. 由平衡条件:mgsin37°-μmgcos37°-BIL=0 其中I=    联立解得:vm=4m/s    (2)从导体棒由静止下滑到刚开始匀速运动,设导体棒下滑的距离为S,则通过导体横截面的电量   Q=I△t=△t==     解得:s=6m 由能量转化与守恒定律:mgSsin37°=μmgScos37°+E电+ 得:整个电路产生的电能 E电=4 J ∵R=r ∴导体棒上有效电阻消耗电能E1=W=2J   答: (1)导体棒由静止开始沿框架下滑达到的最大速度是4m/s; (2)此过程中导体棒的有效电阻消耗的电能为2J.
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考点分析:
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A.先不放B球,使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹,重复上述操作10次;
B.把B球静置于水平槽前端边缘处,让A球______,A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹,重复上述操作10次;
C.记录纸上的O点是重锤垂直所指的位置,确定A球前、后的平均落点和B球碰撞后的平均落点,其方法是______
用天平称量出两球的质量,用米尺测量出各球落点的平均位置到O点的距离,如下表:
mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm
10.040.039.3054.8598.29
①根据表中的数据分析可得:M点是B球的落点,则N点是A球在______的落点,P点是A球在______的落点.(填“碰撞前”或“碰撞后”)
②取小球做平抛运动的时间为单位时间,用mA、mB和图中字母表示碰撞前的总动量p1=______,碰撞后的总动量p2=______
③将表中数据代入发现p1______p2(填“大于”、“等于”或“小于”).

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( )
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B.物体下滑过程中电势能增加
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B.通电一段时间后灯泡L因电流过大而烧毁
C.原线圈消耗的功率为22W
D.原线圈中的电流有效值将大于10A
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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