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如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1m,左侧接一阻值...

manfen5.com 满分网如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1m,左侧接一阻值为R=0.3Ω的电阻,区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,磁场的宽度为d=1m;一质量为m=1kg,电阻为r=0.2Ω的金属棒MN置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,受到F=0.5v+0.4(N)(v为金属棒运动速度)的水平力作用,从磁场的左边界ef由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大.
(1)若撤去水平力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v=v-manfen5.com 满分网,且棒在运动到gh处时恰好静止,则水平力F作用的时间t为多少?
(2)若在棒未出磁场区域时撤去水平力F,画出棒在整个运动过程中速度v随位移x变化的各种可能的图线.
(1)根据感应电动势、欧姆定律得到电阻R两端的电压与金属棒速度v的关系式,根据R两端的电压U均匀增大,分析金属棒的运动性质.U均匀增大,v均匀增大,金属棒做匀加速运动,由运动学公式得出金属棒匀加速运动的位移和速度与时间的关系式.撤去外力后,由题v=v-,得到匀加速运动的末速度与减速运动位移的关系式,联立求解t. (2)作出棒在整个运动过程中速度v随位移x变化的各种可能的图线. 【解析】 (1)金属棒运动产生的电动势为   E=BLv 棒和电阻R构成的回路中的电流为   I= 电阻R两端的电压为U=IR=∝v 由题意知,电阻两端电压U随时间均匀增大,所以v也随时间均匀增大,棒做匀加速直线运动.则有    x1=,v1=at 棒受力F=0.5v+0.4和安培阻力FA=BIL,由牛顿第二定律得: (0.5v+0.4)-BIL=ma, 代入解得,a=0.4m/s2. 撤去外力后棒减速运动,由题设v=v-,得 0=v1-2, 由图看出,全程运动有:x1+x2=d 将已知条件代入得:0.2t2+0.8t-1=0 解得  t=1s. (2)速度v随位移x变化的可能的图线有: 答:(1)水平力F作用的时间t为1s.(2)速度v随位移x变化的可能的图线如上图所示.
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现在要验证闭合电路中内电压和外电压之和等于电源电动势,除该电池以外,还备有理想电流表A和理想电压表V各一个、一个定值电阻R=5Ω、电键S和导线若干.正确连接电路以后,得到表中实验数据.
次数12345
电流表(A)0.200.160.120.100.08
电压表(V)1.011.201.401.501.59
(1)右图是该化学电池的俯视示意图,请用上述器材符号在方框内画出实验电路原理图;
(2)该电池的电动势E=______V;
(3)上述实验中第2次操作时该化学电池的内阻r=______Ω
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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