Question

【題目】某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置，工作原理圖如圖所示，一個半徑為R＝0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上．轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r＝的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動．圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線，下端掛著一個質(zhì)量為m＝0.5 kg的鋁塊．在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.5 T．a點與導(dǎo)軌相連，b點通過電刷與O端相連．測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3 m時，測得U＝0.15 V．(細(xì)線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計，重力加速度g＝10 m/s2)

(1)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”

(2)求此時鋁塊的速度大小；

(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失．

Answer 1

【答案】（1）正極 （2）2 m/s （3）0.5J

【解析】試題分析：（1）根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電動勢的方向即可；（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律列式表示出電壓表達式，求解出角速度；然后根據(jù)求解此時鋁塊的速度大��；（3）鋁塊機械能的損失等于重力勢能的減小量與動能增加量的差值．

（1）根據(jù)右手定則電動勢方向從O到A，故a連接著電壓表的正極b點相接的是電壓表的負(fù)極．

（2）由法拉第電磁感應(yīng)定律，得到：，其中：，故：，鋁塊的速度：，故：

（3）此下落過程中鋁塊機械能的損失：