如图所示,一矩形金属框架与水平面成θ=37°角,宽L=0.4m,上、下两端各有一个电阻R0=2Ω,框架其它部分的电阻不计

如图所示,一矩形金属框架与水平面成θ=37°角,宽L=0.4m,上、下两端各有一个电阻R0=2Ω,框架其它部分的电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T.ab为金属杆,与框架良好接触,其质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω,杆与框架的动摩擦因数μ=0.5.杆ab由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,框架上端电阻R0中产生的热量Q0=0.5J.(sin37°=0.6,cos37°=0.8),取g=10m/s2.求:

(1)流过R0的最大电流
(2)从开始到速度达到最大的过程中,ab杆沿斜面下滑的距离
(3)在1s时间内通过杆ab横截面的最大电量.
104898254 1年前 已收到2个回答 举报

nazy 幼苗

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解题思路:(1)导体棒沿斜面向下先做加速运动,后做匀速运动,导体棒达到最大速度时,受力平衡,写出受力平衡的方程,即可求得最大电流;
(2)当电阻R0中产生的热量Q0=0.5J,根据焦耳定律分析电路中产生的总热量.棒下滑过程中,重力势能转化为棒的动能、回路的焦耳热和摩擦生热,根据动能定理解答该题.
(3)通过ab杆的最大电量qm=Imt.

(1)当导体棒做匀速运动时,速度最大,感应电流最大,则有
BImL+μmgcosθ=mgsinθ
得,通过ab棒的最大电流为 Im=
(sinθ−μcosθ)mg
BL=
(0.6−0.5×0.8)
1.0×0.4A=0.5A
流过R0的最大电流为I0=[1/2]Im=0.25A
(2)据题意,Q0=0.5 J,由Q=I2Rt得知电路中产生的总热量为 Q=4Qo=2 J
感应电动势为 ε=IR=0.5×2V=1.0V
此时杆的速度为vm=
ε
BL=
1.0
1.0×0.4m/s=2.5m/s
由动能定理得mgSsinθ−μmgScosθ−Q总=
1
2m
v2m−o
求得杆下滑的路程S=
m
v2m+2Q总
2mg(sinθ−μcosθ)=
0.1×2.52+2×2
2×0.1×10(0.6−0.5×0.8)m=11.56m
(3)通过ab杆的最大电量
qm=Imt=0.5×1C=0.5C
答:
(1)流过R0的最大电流为0.25A.
(2)从开始到速度达到最大的过程中,ab杆沿斜面下滑的距离是11.56m
(3)在1s时间内通过杆ab横截面的最大电量是0.5C.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;动能定理的应用;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 该题是电磁感应的综合应用,涉及到受力平衡、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律以及能量的转化与守恒,综合性相对较强,要求的能力也比较高.

1年前

8

juliazqzq 幼苗

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  1. 金属杆下滑产生感应电动势相当于电源,点方向b-a,所以下滑过程中受到沿着导轨向上的

    培力作用,摩擦力不变,当最大速度时,安培力和摩擦力的和等于下滑力,

即:IBL+μmgcos37°=mgsin37°-----------(1)

&nbs...

1年前

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