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如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的...

如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.50Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m.金属棒ab紧贴在导轨上,现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离h与时间t的关系如下表所示.(金属棒ab和导轨电阻不计,g=10m/s2
时  间t/s0.200.400.600.801.001.201.401.601.80
下滑距离h/m0.180.601.201.952.803.804.805.806.80
求:(1)在前0.4s的时间内,流过金属棒ab中的电荷量q;
(2)金属棒的质量m;
(3)在前1.60s的时间内,电阻R上产生的热量QR

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(1)根据法拉第电磁感应定律求出前4s内的平均感应电动势,从而根据闭合电路欧姆定律得出平均感应电流,根据q=It求出流过金属棒ab的电荷量. (2)表格中数据可知,1.0s后棒做匀速运动,根据下降的高度和时间求出匀速直线运动的速度,抓住重力和安培力平衡,结合切割产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律求出金属棒的质量. (3)在前1.6s内金属棒重力势能的减小量转化为金属棒的动能和整个回路(即电阻R)产生的热量,根据能量守恒定律求出电阻R上产生的热量. 【解析】 (1)在前0.4s的时间内,金属棒ab下滑的距离h=0.6m,设其中的电动势平均值为E1 又q=I△t= 代入数据得:q=0.24C. (2)从表格中数据可知,1.0s后棒做匀速运动,设速度为v,电动势为E,回路中的电流为I,金属棒受到的安培力为F.则 =5m/s E=BLv I= BIL=mg 联合解得:=. (3)棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克服安培力做的功等于回路的焦耳热,根据能量守恒得, 解得QR=1.82J. 答:(1)在前0.4s的时间内,流过金属棒ab中的电荷量q为0.24C. (2)金属棒的质量m为0.04kg. (3)在前1.60s的时间内,电阻R上产生的热量为1.82J.
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考点分析:
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实验过程:
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(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸).
(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2
(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上,让滑块2处于静止状态(v2=0),用滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间),撞后两者粘在一起,分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2
(6)先根据以上所测数据计算滑块1碰撞前的速度,其表达式为v1=    ,及碰后两者的共同速度,其表达式为v=    ;再计算两滑块碰撞前后的动量,并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和.
根据实验数据完成表格内容:(表中计算结果保留三位有效数字)
m1=0.324kg    m2=0.181kg    L=1.00×10-3m

滑块1滑块2碰前系统动量kgms-1碰后系统动量kgms-1
v1/ms-1v/ms-1v2/ms-1v/ms-1m1v1m2v2(m1+m2)v
10.2900.1840.184       
20.4260.2690.269       
实验结论:   
(7)若要证明上述碰撞是非弹性碰撞,那么还应满足的表达式为     (用上面所测物理量的符号即m1、m2、t1、t2、L表示). 查看答案
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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