分析 (1)對(duì)cd棒,根據(jù)共點(diǎn)力平衡得出cd桿所受的安培力大小.
(2)根據(jù)安培力的大小求出電流的大小,結(jié)合閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而根據(jù)切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv求出速度的大小,由共點(diǎn)力平衡求出拉力的大小,根據(jù)P=Fv求出拉力的功率.
(3)當(dāng)cd導(dǎo)體棒受最大靜摩擦力沿斜面向上時(shí),F(xiàn)最小,當(dāng)cd導(dǎo)體棒受最大靜摩擦力沿斜面向下時(shí),F(xiàn)最大,結(jié)合共點(diǎn)力平衡求出F的取值范圍.
解答 解:(1)金屬桿 cd 靜止在金屬導(dǎo)軌上,所受安培力方向與導(dǎo)軌平面平行向上,
則F安=mgsinθ
代入數(shù)據(jù)解得:F安=1.0N.
(2)F安=BIL 解得:I=$\frac{{F}_{安}}{BL}=\frac{1}{0.2×1}A$=5.0A
由閉合電路歐姆定律得:E=I•2R=5×0.4V=2V.
ab導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線 E=BLv,
解得 $V=\frac{E}{BL}=10m/s$
以把導(dǎo)體棒為研究對(duì)象 F=mgsinθ+BIL=$2×\frac{1}{2}+0.2×5×1$N=2N
所以 P=Fv=2×10W=20W.
(3)最大靜摩擦力${f}_{m}=μmgcosθ=\frac{\sqrt{3}}{6}×2×\frac{\sqrt{3}}{2}N=\frac{1}{2}N$,
當(dāng)cd導(dǎo)體棒受最大靜摩擦力沿斜面向上時(shí),F(xiàn)最小,
此時(shí)cd導(dǎo)體棒:${F_安}=BIL=mgsinθ-μmgcosθ=\frac{1}{2}N$
ab導(dǎo)體棒,根據(jù)平衡有:F=BIL+mgsinθ+μmgcosθ
代入數(shù)據(jù)解得F=2N.
當(dāng)cd導(dǎo)體棒受最大靜摩擦力沿斜面向下時(shí),F(xiàn)最大,
此時(shí)cd導(dǎo)體棒:${F_安}=BIL=mgsinθ+μmgcosθ=\frac{3}{2}N$
對(duì)于ab導(dǎo)體棒,根據(jù)平衡有:F=BIL+mgsinθ+μmgcosθ
代入數(shù)據(jù)解得F=3N.
所以ab導(dǎo)體棒受拉力F取值范圍2N≤F≤3N.
答:(1)cd 桿受安培力F安的大小為1.0N;
(2)作用在金屬桿拉力的功率P為20W;
(3)ab導(dǎo)體棒勻速時(shí)受拉力F的取值范圍為2N≤F≤3N.
點(diǎn)評(píng) 對(duì)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. | 月球的第一宇宙速度為$\sqrt{{g}_{月}r}$ | B. | 可算出月球質(zhì)量為$\frac{{s}^{2}r}{G{t}^{2}}$ | ||
C. | “四號(hào)星”的角速度為$\sqrt{\frac{{g}_{月}}{r}}$ | D. | “四號(hào)星”的周期為2π$\sqrt{\frac{r}{{g}_{月}}}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 30W | B. | 40W | C. | 50W | D. | 70W |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電源的內(nèi)電壓增大 | B. | 電燈L1 變亮 | ||
C. | 電流表讀數(shù)變小 | D. | 電源的輸出功率變小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 沿x軸正方向,30m/s | B. | 沿x軸正方向,60m/s | ||
C. | 沿x軸負(fù)方向,60m/s | D. | 沿x軸負(fù)方向,30m/s |
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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:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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