分析 (1)在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是:穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化,則要使棒在運動過程中始終無感應(yīng)電流產(chǎn)生,意味著穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量始終不發(fā)生變化,由此可推導(dǎo)出B隨x變化的規(guī)律
(2)在導(dǎo)體棒運動時,閉合電路中既有導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也有因磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,求出兩種情況下感應(yīng)電動勢之后,由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流,即可根據(jù)安培力計算公式求解出t1時刻的安培力
解答 解:(1)設(shè)時刻t金屬桿與初始位置的距離為x,為使桿運動過程中始終無感應(yīng)電流產(chǎn)生,只需回路中磁通量保持不變,則B0L2=BL(L+x),故B=$\frac{{B}_{0}L}{L+x}$
(2)經(jīng)t1時間,桿的速度為v=at1,x=$\frac{1}{2}\\;a{t}_{0}^{2}$at12
此時桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積S=L(L+x)=L(L+$\frac{1}{2}\\;a{t}_{0}^{2}$at12)
回路中的感應(yīng)電動勢E=S$\frac{△{B}^{/}}{△t}$+B′Lv
而B′=kt,故$\frac{△{B}^{/}}{△t}=k$
回路中的感應(yīng)電流I=$\frac{E}{R+r}$
取棒為研究對象,由牛頓第二定律得:F-B′IL=ma
解得:F=$\frac{{k}^{2}{L}^{2}{t}_{1}}{2(R+r)}(2L+3a{t}_{1}^{2})+ma$
答:(1)B隨坐標(biāo)x變化的規(guī)律為$\frac{{B}_{0}L}{L+x}$
(2)運動的棒在t1時刻受到的拉力大小為$\frac{{k}^{2}{L}^{2}{t}_{1}}{2(R+r)}(2L+3a{t}_{1}^{2})+ma$
點評 (1)本題考查了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、牛頓第二定律、閉合電路歐姆定律及安培力的計算
(2)在導(dǎo)體棒運動時,閉合電路中既有導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也有因磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,求出兩種情況下感應(yīng)電動勢之后,由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流,即可根據(jù)安培力計算公式求解出t1時刻的安培力,屬于綜合性較強的問題
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 60NS | B. | 18NS | C. | 9NS | D. | 0 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 重力勢能減小50J | B. | 動能減少10J | C. | 機械能減小60J | D. | 機械能減小10J |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 合外力對物體做負功 | B. | 繩子拉力對物體做負功 | ||
C. | 物體的機械能一定減小 | D. | 物體的機械能一定增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 火星密度是地球密度的$\frac{1}{36}$ | |
B. | 火星表面的重力加速度是$\frac{4}{9}$g | |
C. | 火星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為$\frac{\sqrt{2}}{3}$ | |
D. | 該宇航員以與在地球上相同的初速度在火星上起跳后,能達到的最大高度是$\frac{9h}{2}$ |
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