如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离L=l.0m,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°,磁

如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离L=l.0m,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值R=1.5Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.4kg,电阻r=0.5Ω,重物的质量M=0.6kg.现将金属棒由静止释放,金属棒沿导轨上滑的距离与时间的关系图象如图乙所示.不计导轨电阻,g取10m/s2.求:

(1)磁感应强度B的大小;
(2)1.5s时间内通过电阻R的电荷量;
(3)1.5s时间内电阻R产生的热量.
lily_kitty 1年前 已收到1个回答 举报

zht2379o0 幼苗

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解题思路:(1)由图乙看出,ab棒最终做匀速运动,其斜率等于速度,由数学知识求得斜率,即可得到ab棒匀速运动的速度.根据平衡条件和安培力公式F=BIL结合,即可求得B.
(2)根据电量公式q=I•△t,
.
I
.
E
R+r
.
E
△φ
△t
结合,就能求出电量.
(3)由能量守恒定律求电阻R中产生的热量.

(1)由x-t图象可知金属棒最终做匀速运动,运动速度
v=[△x/△t]=[2−0.8/1.5−0.9m/s=2m/s
根据金属棒匀速运动时受力平衡有
所以有:Mg=mgsinθ+F
即:F=Mg-mgsinθ=0.6×10−0.4×10×
1
2N=4N
金属棒切割磁感线产生的电动势:E=BLv
由欧姆定律可得产生电流:I=
E
r+R]
所以金属棒受到的安培加F=BIL=B
BLV
R+rL=
B2L2
R+rv
所以可得B=

(R+r)F安
L2v=

(1.5+0.5)×4
12×2T=2T
(2)根据电量公式q=I•△t,闭合电路欧姆定律
.
I=

.
E
R+r,及法拉第电磁感应定律
.
E=
△φ
△t
.
E=
△φ
△t
可得:1.5s时间内通过电阻R的电荷量
q△=[△φ/R+r=
B(Lx)
R+r=
2×(1×2)
1.5+0.5C=2C
(3)对重物及金属棒组成的系统,根据能的转化与守恒定律有:
Mg•x=mg•x•sinθ+
1
2(M+m)v2+Q
代入数据可解得Q=0.6×10×2−0.4×10×2×
1
2−
1
2×(0.6+0.4)×22J=6J
根据由于内外电阻串联,根据焦耳定律知

QR
Qr=
3
1]
又QR+Qr=Q
可解得:QR=4.5J.
答:(1)磁感应强度B的大小为2T;(2)1.5s时间内通过电阻R的电荷量为2C;(3)1.5s时间内电阻R产生的热量为4.5J.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.

考点点评: 本题电磁感应与力学、电路知识的综合,抓住位移图象的意义:斜率等于速度,根据平衡条件和法拉第定律、欧姆定律等等规律结合进行求解,常用的方法和思路.

1年前

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