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如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,电阻不计,左...

如图甲所示,水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置,间距d=0.5m,电阻不计,左端通过导线与阻值R=2Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值RL=4Ω的小灯泡L连接.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,CE长l=4m,有一阻值r=2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处.CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示.在t=0至t=4s内,金属棒PQ保持静止,在t=4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动.已知从t=0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中,小灯泡的亮度没有发生变化,求
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(1)通过小灯泡的电流.
(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小.
(3)金属棒PQ在磁场区域运动过程中克服安培力所做的功.
金属棒未进入磁场时,由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小,由电路的性质可得出电阻,则可求得通过灯泡的电流; 由题意可知金属棒应恰好匀速运动,由灯泡中的电流可求得电路中的总电流,由E=BLv可求得运动的速度大小. 由F=BIL可求得安培力,则可求得拉力和安培力,再根据功的定义式求解. 【解析】 (1)金属棒未进入磁场时 电路中总电阻:R总=RL+=5Ω, 由法拉第电磁感应定律可求得电动势: E1=S=1v 则由欧姆定律可求得,通过灯泡的电流: IL==0.2 A (2)因灯泡亮度不变, 故4 s末金属棒进入磁场时刚好匀速运动, E2=BLV 由并联电路的规律可得: E2=2v 解得:v=2m/s (3)F安=BId=0.6N ∴W安=-F安•L=-2.4J 答:(1)通过小灯泡的电流是0.2 A. (2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小是2m/s. (3)金属棒PQ在磁场区域运动过程中克服安培力所做的功是2.4J
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考点分析:
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(2)杆稳定时的速度
(3)若杆从静止到达稳定的过程中,通过R的电荷量为q,则此过程中回路产生的热量为多少.
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(1)求电源的电动势;
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多用电表是实验室和生产实际中常用的仪器.
①如图甲是一个多用电表的内部电路图,在进行电阻测量时,应将S拨到____________两个位置,在进行电压测量时,应将S拨到____________两个位置.
②使用多用电表进行了两次测量,指针所指的位置分别如图中a、b所示.若选择开关处在“×10Ω”的电阻档时指针位于a,则被测电阻的阻值是______Ω.若选择开关处在“直流电压2.5V”档时指针位于b,则被测电压是______V;
③两位同学使用完多用电表后,分别把选择开关置于图丙和图丁位置,你认为图______ 的位置比较好.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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