分析 (1)根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、歐姆定律得到電阻R兩端的電壓與金屬棒速度v的關(guān)系式,根據(jù)速度均勻增大,求出棒的加速度,并解得B.
(2)①?gòu)倪@角度去分析證明:安培力做功等于動(dòng)能的該變量
②求出加速階段的末速度和位移,作出棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v隨位移x變化的圖線.
解答 解:(1)金屬棒受到水平力F的作用,從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:
F-BIl=ma
而I=$\frac{E}{R+r}$,E=Blv
故有:F=$\frac{{{B}^{2}l}^{2}v}{R+r}$+ma=$\frac{{1}^{2}{×1}^{2}×v}{0.3+0.2}+1×0.5$=(2v+0.5)N;
(2)①棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v=v0-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}}{m(R+r)}$x,故減速過(guò)程的位移為:x′=$\frac{{mv}_{0}}{\frac{{{B}^{2}{l}^{2}}}{(R+r)}}$
由于安培力F=BIl=$\frac{{{B}^{2}l}^{2}v}{(R+r)}$,故F與速度v成正比,而v=v0-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}}{m(R+r)}$x,故F與x也成線性關(guān)系,故在減速階段的全程有安培力做功:
W=-$\frac{1}{2}$Fx′=-$\frac{1}{2}$BIlx′=-$\frac{1}{2}$×$\frac{{{B}^{2}{l}^{2}v}}{(R+r)}$x′=-$\frac{1}{2}$${mv}_{0}^{2}$,
故金屬棒在撤去外力后的過(guò)程滿足動(dòng)能定理.
②減速階段的初速度v0,就是加速階段的末速度v.
加速階段的位移:x=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2a}$,
減速過(guò)程的位移為:x′=$\frac{{mv}_{0}}{\frac{{{B}^{2}l}^{2}}{(R+r)}}$
并且有:x+x′=s
代入數(shù)據(jù)得:x=1m,v=1m/s.
圖線如下:
答:(1)求水平力F與速度v的關(guān)系為f=2v+0.5;
(2)圖線為:
.
點(diǎn)評(píng) 根據(jù)物理規(guī)律找出物理量的關(guān)系,通過(guò)已知量得出未知量.要善于對(duì)物體過(guò)程分析和進(jìn)行受力分析,運(yùn)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決問(wèn)題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 1.25 s | B. | 2.5 s | C. | 3 s | D. | 6 s |
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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:選擇題
A. | 物塊A 受到的摩擦力方向不變 | B. | 物塊A受到的摩擦力將減小 | ||
C. | 物塊A受到的摩擦力大小不變 | D. | 物塊A受到的拉力將增大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為IU | B. | 電動(dòng)機(jī)的輸出功率為IU-I2r | ||
C. | 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為$\frac{{U}^{2}}{r}$ | D. | I、U、r三個(gè)量間滿足I=$\frac{U}{r}$ |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 磁場(chǎng)方向一定豎直向下 | |
B. | 磁場(chǎng)方向豎直向下時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最小 | |
C. | 導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前通過(guò)電荷量為$\frac{mgl}{E}$(1-cosθ) | |
D. | 導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌前電源提供的電能等于mgl(1-cosθ) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 螺線管的P端為N極,a接電源的正極 | B. | 螺線管的P端為N極,a接電源的負(fù)極 | ||
C. | 螺線管的P端為S極,a接電源的正極 | D. | 螺線管的P端為S極,a接電源的負(fù)極 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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