分析 (1)由右手定則判斷ab棒中感應(yīng)電流方向,由左手定則判斷cd棒所受的安培力方向.
(2)由E=BLv、I=$\frac{E}{R}$、F=BIL、v=at,及牛頓第二定律得到F與時間t的關(guān)系式,再根據(jù)數(shù)學(xué)知識研究圖象(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。
(3)由運(yùn)動學(xué)公式求出2s末金屬棒ab的速率和位移,根據(jù)動能定理求出兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱.
(4)分析cd棒的運(yùn)動情況:cd棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達(dá)到最大;然后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,最后停止運(yùn)動.
cd棒達(dá)到最大速度時重力與摩擦力平衡,而cd棒對導(dǎo)軌的壓力等于安培力,可求出電路中的電流,再由E=BLv、歐姆定律和運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合求解時間t0.
解答 解:(1)在運(yùn)動過程中ab棒中的電流方向向左(b→a),cd棒受到的安培力方向垂直于紙面向里.
(2)經(jīng)過時間t,金屬棒ab的速率 v=at
此時,回路中的感應(yīng)電流為:I=$\frac{BLv}{R}$
對金屬棒ab,由牛頓第二定律得:
F-mg-BIL=ma
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
(3)在2s末金屬棒ab的速率為:vt=at=2m/s
所發(fā)生的位移為:s=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=2m
由動能定律得:WF-m1gs-W安=$\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{t}^{2}$
又Q=W安
聯(lián)立以上方程,解得:Q=WF-m1gs-$\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{t}^{2}$=18J
(4)cd棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達(dá)到最大;后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,最后停止運(yùn)動.
當(dāng)cd棒速度達(dá)到最大時,有m2g=μFN
又FN=F安 F安=BIL I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BL{v}_{m}}{R}$,vm=at0
整理解得:vm=$\frac{{m}_{2}gR}{μ{B}^{2}{L}^{2}}$=$\frac{0.27×10×1.8}{0.75×1.{2}^{2}×1.{5}^{2}}$=2m/s
t0=$\frac{{v}_{m}}{a}$=2s
(3)答:(1)在運(yùn)動過程中ab棒中的電流方向向左(b→a),cd棒受到的安培力方向垂直于紙面向里;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是1.2T,ab棒加速度大小是1m/s2;
(3)已知在2s內(nèi)外力F做功40J,這一過程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱是18J;
(4)cd棒先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動,當(dāng)cd棒所受重力與滑動摩擦力相等時,速度達(dá)到最大;后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動,最后停止運(yùn)動.cd棒達(dá)到最大速度所需的時間t0是2s.
點(diǎn)評 本題中cd棒先受到滑動摩擦,后受到靜摩擦,發(fā)生了突變,要仔細(xì)耐心分析這個動態(tài)變化過程.滑動摩擦力與安培力有關(guān),呈現(xiàn)線性增大.
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中一定受到安培力的作用 | |
B. | 安培力是大量運(yùn)動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn) | |
C. | 這兩種力的方向都可以用左手定則來判斷 | |
D. | 安培力不能對通電導(dǎo)體做功,洛倫茲力對電荷也不做功 |
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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. | 不斷增加 | B. | 不斷減少 | C. | 先增大后減少 | D. | 先減少后增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 電場強(qiáng)度Ea<Ec | |
B. | 電勢φb=φd | |
C. | 將一正電荷由a點(diǎn)移到d點(diǎn),電場力做正功 | |
D. | 將一負(fù)電荷由b點(diǎn)移到e點(diǎn),電勢能減小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比 | |
B. | 此導(dǎo)體的電阻R=2Ω | |
C. | I-U圖象的斜率為電阻的倒數(shù),所以R=cot45°=1.0Ω | |
D. | R兩端加6.0 V電壓時,每秒通過導(dǎo)體截面的電荷量是3.0C |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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