分析 (1)由E=BLv、I=$\frac{E}{R}$、F=BIL、v=at,及牛頓第二定律得到F與時(shí)間t的關(guān)系式,再根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)研究圖象(b)斜率和截距的意義,即可求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度大;
(2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出2s末金屬棒ab的速率和位移,根據(jù)動(dòng)能定理求出兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱;
(3)根據(jù)平衡條件結(jié)合安培力的計(jì)算公式、速度時(shí)間關(guān)系列方程求解cd棒達(dá)到最大速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t1.
解答 解:(1)經(jīng)過(guò)時(shí)間t,金屬棒ab的速率為:v=at
此時(shí),回路中的感應(yīng)電流為:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BLv}{R}$,
對(duì)金屬棒ab,由牛頓第二定律得:F-BIL-m1g=m1a
由以上各式整理得:F=m1a+m1g+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}}{R}at$,在圖線上取兩點(diǎn):t1=0,F(xiàn)1=11N;t2=2s,F(xiàn)2=14.6N,
代入上式得:a=1m/s2 ,B=1.2T;
(2)在2s末金屬棒ab的速率為:vt=at=2m/s
所發(fā)生的位移為:s=$\frac{1}{2}$at2=2m
由動(dòng)能定律得:WF-m1gs-W安=$\frac{1}{2}$m1vt2
又Q=W安
聯(lián)立以上方程,解得:Q=WF-mgs-$\frac{1}{2}$mvt2=(40-1×10×2-$\frac{1}{2}$×1×22)J=18J;
(3)由題意可知:cd棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)cd棒所受重力與滑動(dòng)摩擦力相等時(shí),速度達(dá)到最大;然后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng),最后停止運(yùn)動(dòng).
當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時(shí),有m2g=μFN,
又FN=FA=BIL,
根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得電流強(qiáng)度I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BL{v}_{m}}{R}$,
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得:vm=at1
整理得t1=2s.
答:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為1.2T;ab棒加速度大小為1m/s2;
(2)已知在2s內(nèi)外力F做功40J,則這一過(guò)程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱為18J;
(3)cd棒達(dá)到最大速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為2s.
點(diǎn)評(píng) 對(duì)于電磁感應(yīng)問(wèn)題研究思路常常有兩條:一條從力的角度,重點(diǎn)是分析安培力作用下導(dǎo)體棒的平衡問(wèn)題,根據(jù)平衡條件列出方程;另一條是能量,分析涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題,根據(jù)動(dòng)能定理、功能關(guān)系等列方程求解.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | A靜止不動(dòng) | B. | B以$\frac{1}{3}$v0向右勻速運(yùn)動(dòng) | ||
C. | C以$\frac{1}{3}$v0向右勻速運(yùn)動(dòng) | D. | C以$\frac{2}{3}$v0向右勻速運(yùn)動(dòng) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | $\frac{1}{2}m{v^2}$ | B. | mgh | C. | $\frac{1}{2}m{v^2}$+mgh | D. | $\frac{1}{2}m{v^2}$-mgh |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | F1一直增大 | B. | F1先減小后增大 | C. | F2一直增大 | D. | F2先減小后增大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 1J | B. | 2J | C. | 3J | D. | 4J |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 當(dāng)v1>v2時(shí),α1>α2 | B. | 當(dāng)v1>v2時(shí),α1<α2 | ||
C. | 無(wú)論v1,v2大小如何,α1=α2 | D. | α1、α2的大小與斜面傾角θ無(wú)關(guān) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | t'=t1,d=S | B. | t'=$\frac{{t}_{1}}{2}$,d=$\frac{S}{4}$ | C. | t'=$\frac{{t}_{1}}{2}$,d=$\frac{3S}{4}$ | D. | t'=$\frac{{t}_{1}}{2}$,d=$\frac{S}{2}$ |
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