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如图甲所示,在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻,两导轨...

manfen5.com 满分网如图甲所示,在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻,两导轨在同一平面内,质量为m=0.1kg,长为L=0.1m的导体棒ab垂直于导轨,使其从靠近电阻处由静止开始下滑,已知导体棒电阻为r=1Ω,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示.求:
(1)导轨平面与水平面间夹角θ
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)若靠近电阻处到底端距离为20m,ab棒在下滑至底端前速度已达10m/s,求ab棒下滑到底端的整个过程中,电阻R上产生的焦耳热.
(1)(2)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式推导出安培力与速度的关系,由牛顿第二定律得到加速度与速度的关系式,根据数学知识研究图象的意义,求解θ和B; (3)ab棒下滑到底端的整个过程中,棒的重力势能减小转化为棒的动能和电路的内能,根据能量守恒定律求解电阻R上产生的热量. 【解析】 (1)、(2)由E=BLv、I=、F=BIL得,安培力F= 根据牛顿第二定律得: mgsinθ-F=ma 代入得:mgsinθ-=ma 整理得:a=-+gsinθ 由数学知识得知,a-v图象的斜率大小等于,纵截距等于gsinθ 由图象则:gsinθ=5,解得,θ=30° 图象的斜率大小等于0.5,则:=0.5, 代入解得  B=5T (3)ab棒下滑到底端的整个过程中,根据能量守恒定律得: mgSsinθ= 得电路中产生的总热量:Q=5J 根据焦耳定律得:电阻R上产生的焦耳热为:Q==4J 答: (1)导轨平面与水平面间夹角θ为30°. (2)磁场的磁感应强度B为5T. (3)电阻R上产生的焦耳热是4J.
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考点分析:
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②乙同学根据公式T=2πmanfen5.com 满分网得出g=manfen5.com 满分网,并计算重力加速度,若他测得摆长时,把摆线长当作摆长(忘记加上小球半径),则他测得的重力加速度值    (选填“偏大”、“偏小”、“准确”).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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