分析 (1)根據(jù)牛頓第二定律和閉合電路歐姆定律求出金屬棒在t=0時刻的加速度.
(2)根據(jù)電流表示數(shù)均勻變化,可知金屬棒的速度均勻變化,結(jié)合速度位移公式求出上滑的最大距離,根據(jù)共點力平衡求出返回過程中做勻速運動的速度,結(jié)合能量守恒求出返回過程中產(chǎn)生的總熱量,從而得出電阻R上產(chǎn)生的熱量.
解答 解:(1)t=0時刻金屬棒受力和等效電路如圖所示:
F-mgsinθ-BIL=ma,
對閉合回路有:I=$\frac{E}{R+r}=\frac{BL{v}_{0}}{R+r}$,
由上述兩式得,a=-2m/s2,方向沿導(dǎo)軌向下,則加速度大小為2m/s2.
(2)因為電流表的示數(shù)總是均勻變化的,所以金屬棒的速度均勻變化,
則對金屬棒有:v=v0+at=10-2t,
金屬棒上升到導(dǎo)軌最高點時v=0,t=5s,此后恒有F=3N,
則金屬棒沿導(dǎo)軌上滑的距離為:x=$\frac{{{v}_{0}}^{2}}{2a}=\frac{100}{4}m=25m$,
金屬棒從最高點到返回PP′前已經(jīng)達到勻速狀態(tài),有:$mgsinθ=F+\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R+r}$
代入數(shù)據(jù)解得:v1=2m/s.
返回過程中有:$mgxsin30°-Fx-{W}_{安}=\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}$,
代入數(shù)據(jù)得:Q總=W安=48J,
電阻R上產(chǎn)生的熱量為:${Q}_{R}=\frac{R}{R+r}{Q}_{總}=\frac{0.8}{1}×48J=38.4J$.
答:(1)t=0時刻金屬棒的加速度大小為2m/s2,方向沿導(dǎo)軌向下.
(2)返回過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為38.4J.
點評 本題考查了電磁感應(yīng)與電路、動力學(xué)以及能量的綜合運用,是高考的熱點問題,關(guān)鍵理清金屬棒的運動規(guī)律,結(jié)合共點力平衡和能量守恒進行求解.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1V | |
B. | 閉合開關(guān)S,電路中的電流穩(wěn)定后,電阻R1的電功率為5×10-2W | |
C. | 閉合開關(guān)S,電路中的電流穩(wěn)定后,電容器的下極板帶負電 | |
D. | 斷開開關(guān)S后,一段時間內(nèi),流經(jīng)R2的電流方向由下而上 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 氫原子光譜是連續(xù)的 | B. | 氫原子光譜是線狀的 | ||
C. | 利用連續(xù)光譜可進行光譜分析 | D. | 氫原子內(nèi)部的能量是不連續(xù)的 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | “神舟八號”通過加速可以實現(xiàn)與“天宮一號”對接 | |
B. | “天宮一號”的向心加速度大于“神舟八號”的向心加速度 | |
C. | 將來宇航員在“天宮一號”上生活時可以用臺秤來測量自己的體重 | |
D. | “天宮一號”的運行周期大于“神舟八號”,運行速度小于“神舟八號” |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 繩的拉力和球?qū)π泵娴膲毫Χ荚谥饾u減小 | |
B. | 繩的拉力在逐漸減小,球?qū)π泵娴膲毫χ饾u增大 | |
C. | 重力對小球做負功,斜面彈力對小球不做功 | |
D. | 推力F做的功是mgL(1-cosθ) |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 當(dāng)m>M(sinα+μcosα)時,物體B一定有向上的加速度 | |
B. | 當(dāng)物體A相對于斜面靜止時,斜面體一定受到地面的摩擦力作用 | |
C. | 當(dāng)M(sinα+μcosα)>m>M(sinα-μcosα)時,地面對斜面體的支持力大小為(m+M+m0)g | |
D. | 若物體A能夠沿斜面向下運動,運動過程中物體B的機械能的增加量將大于物體A的機械能的減少量 |
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