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如图(a)为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(相当于一只理想的电流...

如图(a)为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图象.足够长光滑金属轨道电阻不计,倾角θ=30°.轨道上端连接有阻值R=1.0Ω的定值电阻,金属杆MN电阻r=0.5Ω,质量m=0.2kg,杆长L=1m.在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,让金属杆从图示位置由静止开始释放,此后计算机屏幕上显示出如图(b)所示的I-t图象(设杆在整个运动过程中与轨道垂直,g=10m/s2).试求:
(1)t=0.5s时电阻R的热功率;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)估算0~1.2s内通过电阻R的电量大小及在R上产生的焦耳热.
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(1)由b图读出t=0.5s时电路中电流,由公式P=I2R求出电阻R的热功率; (2)由b图读取金属杆达到稳定运动时的电流,此时杆受力平衡,由平衡条件和安培力公式求解磁感应强度B的大小; (3)通过电阻的电量等于图线与t轴包围的面积大小,估算出图线所包围的面积,即可求得通过电阻的电量,根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律得到感应量q==,即可求出杆通过的距离x,根据能量守恒定律求出电路中产生的总热量Q,R上产生的焦耳热QR=. 【解析】 (1)由I-t图象可知当t=0.5s时,I=1.10A; P=I2R=1.102×1.0W=1.21W (2)由图知,当金属杆达到稳定运动时的电流为1.60A, 稳定时杆匀速运动,受力平衡,则有:mgsinθ=BIL 解得 (3)1.2s内通过电阻的电量为图线与t轴包围的面积,由图知: 总格数为129格,故q=129×0.1×0.1C=1.29C 由图知:1.2s末杆的电流I=1.50A 由闭合电路欧姆定律得  I== 得 v== 电量q==== ∴x==m=3.096m 根据能量守恒得  mgxsinθ=+Q ∴电路中产生的总热量为  Q=mgxsinθ-= 在R上产生的焦耳热  答:(1)t=0.5s时电阻R的热功率是1.21W; (2)匀强磁场的磁感应强度B的大小是0.625T; (3)0~1.2s内通过电阻R的电量大小是1.29C,在R上产生的焦耳是1.2J.
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考点分析:
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音符C调频率f(Hz)玻璃片长度l(mm)
低音区5392290
6440274
7494258
中音区1523251
2587237
3659224
4698217
5784205
6880194
7988183
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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