分析 (1)根據(jù)動(dòng)能定理求解ab在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小;
(2)分別計(jì)算出棒在t1=0.1s時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢,根據(jù)電路連接情況計(jì)算R1兩端的電壓;然后再計(jì)算出棒在t1=0.25s時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢,根據(jù)電路連接情況計(jì)算R1兩端的電壓,根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$計(jì)算t1=0.1s時(shí)刻和t2=0.25s時(shí)刻電阻R1的電功率之比;
(3)根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件計(jì)算ab的質(zhì)量m,分析導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況,根據(jù)焦耳定律計(jì)算出電阻R2產(chǎn)生的總熱量.
解答 解:(1)根據(jù)動(dòng)能定理可得:mgs•sinθ=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$,
解得:v=$\sqrt{2gs•sinθ}$=1m/s;
(2)棒從釋放到運(yùn)動(dòng)至M1P1的時(shí)間t=$\frac{v}{gsinθ}$=0.2s,
在t1=0.1s時(shí),棒還沒有進(jìn)入磁場,有:E1=$\frac{△Φ}{△t}=\frac{△B}{△t}Ld$=0.6V,
此時(shí)R2與金屬棒并聯(lián)后再與R1串聯(lián),則R總=$\frac{{R}_{2}r}{{R}_{2}+r}$+R1=3Ω,
根據(jù)歐姆定律可得:U1=$\frac{{E}_{1}}{{R}_{總}}{R}_{1}$=0.4V,
由圖乙可知,t=0.2s后磁場保持不變,ab經(jīng)過磁場的時(shí)間t′=$\fracqcaemuy{v}$=0.2s,
故在t2=0.25s時(shí),ab還在磁場中運(yùn)動(dòng),電動(dòng)勢E2=BLv=0.6V,
此時(shí)R1和R2并聯(lián)R總=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}+r$=3Ω,
R1路端電壓U′1=$\frac{1}{2}×\frac{{E}_{2}}{{R}_{總}}×{R}_{1}=0.2V$,
根據(jù)電功率的計(jì)算公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得,
在t1=0.1s時(shí)刻和t2=0.25s時(shí)刻電阻R1的電功率之比:$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}=\frac{{U}_{1}^{2}}{{U}_{2}^{2}}=4$:1;
(3)設(shè)ab的質(zhì)量為m,ab在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),通過ab的電流為:I=$\frac{{E}_{2}}{{R}_{總}}$,
ab受到的安培力為:FA=BIL,
又mgsinθ=BIL,
解得:m=0.024kg,
在t=0~0.2s時(shí)間內(nèi),R2兩端電壓U2=0.2V,產(chǎn)生的熱量為:Q1=$\frac{{U}_{2}^{2}}{{R}_{2}}t$=0.004J,
ab最終將在M2P2下方的軌道區(qū)域往返運(yùn)動(dòng),到M2P2處的速度為零,根據(jù)功能關(guān)系可得,
在t=0.2s后整個(gè)電路最終產(chǎn)生的熱量為:Q=mgdsinθ+$\frac{1}{2}m{v}^{2}$=0.036J,
由電路關(guān)系可得R2產(chǎn)生的熱量:Q2=$\frac{1}{6}Q$=0.006J,
故R2產(chǎn)生的總熱量Q總=Q1+Q2=0.01J.
答:(1)ab在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小為1m/s;
(2)在t1=0.1s時(shí)刻和t2=0.25s時(shí)刻電阻R1的電功率之比為4:1;
(3)電阻R2產(chǎn)生的總熱量為0.01J.
點(diǎn)評 對于電磁感應(yīng)問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 來源: 題型:選擇題
A. | 物體受到的摩擦力一直增大 | B. | 物塊受到的摩擦力先增大后不變 | ||
C. | 物塊受到彈簧的彈力一直增大 | D. | 物塊受到彈簧的彈力先不變后增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 0 | B. | F | C. | Fsinθ | D. | Fcosθ |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | B. | C. | D. |
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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. | 物體從A到B速度越來越大,從B到C速度越來越小 | |
B. | 物體從A到B速度越來越小,從B到C加速度不變 | |
C. | 物體從A到B先加速后減速,從B到C一直減速運(yùn)動(dòng) | |
D. | 物體在A、B之間有一點(diǎn)所受合力為零 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | v0 | B. | gt | C. | $\sqrt{{v}_{0}^{2}+(gt)^{2}}$ | D. | $\sqrt{({v}_{0}t)^{2}+(\frac{1}{2}g{t}^{2})^{2}}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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