分析 (1)給金屬桿ab一個瞬時沖量I0,ab桿將切割磁感線產(chǎn)生感應電流,受到安培力阻礙而做減速運動,速度減小,安培力大小隨之減小,則加速度減小.可知桿的運動情況.
金屬桿在導軌上做減速運動,剛開始時速度最大,由E=BLv和I結(jié)合求出最大電流.
(2)根據(jù)E=BLv,I=$\frac{E}{R}$和F=BIL推導出安培力表達式,由牛頓第二定律求解加速度.
(3)由動能定理求解.
解答 解:(1)由動量定理有:I0=mv0-0,
解得:v0=$\frac{{I}_{0}}{m}$,
由題可知金屬桿做減速運動,剛開始有最大速度時有最大為:
Em=BLv,
所以回路最大電流為:Im=$\frac{BL{I}_{0}}{mR}$;
(2)設此時桿的速度為v,由能量守恒有:
Q=$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}$mv2,
解得:v=$\sqrt{\frac{{I}_{0}^{2}}{{m}^{2}}-\frac{2Q}{m}}$,
由牛頓第二定律FA=BIL=ma及閉合電路歐姆定律有:I=$\frac{BLv}{R}$,
解得:a=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}}{mR}$$\sqrt{\frac{{I}_{0}^{2}}{{m}^{2}}-\frac{2Q}{m}}$;
(3)對全過程應用動量定理有:-$\sum_{\;}^{\;}B{I}_{i}L•△t$=0-I0,$\sum_{\;}^{\;}{I}_{i}•△t$=q,
則:q=$\frac{{I}_{0}}{BL}$,
又:q=It=$\frac{BLx}{R}$,其中x為桿滑行的距離
所以有:x=$\frac{{I}_{0}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$
答:(1)回路最大電流是$\frac{BL{I}_{0}}{mR}$.
(2)當滑行過程中電阻上產(chǎn)生的熱量為Q時,桿ab的加速度為$\frac{{B}^{2}{L}^{2}}{mR}$$\sqrt{\frac{{I}_{0}^{2}}{{m}^{2}}-\frac{2Q}{m}}$.
(3)桿ab從開始運動到停下共滑行了$\frac{{I}_{0}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$.
點評 本題通過桿的受力情況來分析其運動情況,關(guān)鍵要抓住安培力大小與速度大小成正比.
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. | 在國際單位制中,k=1 | B. | k的數(shù)值與F、m、a的單位無關(guān) | ||
C. | k的數(shù)值由F、m、a的數(shù)值決定 | D. | 在任何情況下k都等于1 |
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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. | 質(zhì)點振動的周期T=0.2s | |
B. | 波速v=20m/s | |
C. | 因一個周期質(zhì)點運動0.8m,所以波長λ=0.8m | |
D. | 從該時刻起經(jīng)過0.15s,波沿x軸的正方向傳播了3m | |
E. | 從該時刻起經(jīng)過0.25s時,質(zhì)點Q的加速度大于質(zhì)點P的加速度 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 0.05H和0.4V | B. | 0.5H和0.4V | C. | 0.02H和0.8V | D. | 0.2H和0.4V |
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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. | μF | B. | μF+G | C. | μF-G | D. | G |
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