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如图所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R=3...

manfen5.com 满分网如图所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R=3Ω的电阻.导轨相距d=lm,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感强度B=0.5T.质量为m=0.1kg,电阻为r=lΩ的导体棒CD垂直于导轨放置,并接触良好.用平行于 MN的恒力F=1N向右拉动CD.CD受摩擦阻力f恒为0.5N.求
(1)CD运动的最大速度是多少?
(2)当CD到最大速度后,电阻R消耗的电功率是多少?
(3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度是多少?
(1)导体棒CD沿导轨先做加速减小的变加速运动,最后做匀速运动,速度达到最大.由平衡条件和电磁感应知识求出最大速度. (2)由最大速度,求出感应电动势和感应电流,根据功率公式计算电阻R消耗的电功率. (3)求出当CD的速度为最大速度的一半的安培力,根据牛顿第二定律求解CD的加速度. 【解析】 (1)由F安=BId,,E=BdV,得        当V=Vm时,有F=F安+f        代入解得    Vm=8m/s   (2)速度最大后电流为恒定电流,      则   Em=BdVm,          P=Im2R                 代入解得   P=3w     (3)E'=Bd,,F'=BId        由F-F'-f=ma      所以:a=2.5m/s2 答:(1)CD运动的最大速度是8m/s.      (2)当CD到最大速度后,电阻R消耗的电功率是3W.      (3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度是2.5m/s2.
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考点分析:
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电压表(V1量程0~3V,内阻约为10kΩ
电流压(V2量程0~15V,内阻约为25kΩ
滑动变阻器(R1阻值范围0~10Ω,允许最大电流1A
滑动变阻器(R2阻值范围1~100Ω,允许最大电流100mA
直流电源(E)输出电源6V,内阻不计
开关(S) 
导线若干 
①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用______;电压表应选用______;滑动变阻器应选用______.(以上均填器材代号)
②为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号.
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C.a点
D.在a、m之间某点
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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