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(1)由题,电路中电阻分别为Rab=Rcd=0.5Ω,R=1Ω,根据串并联电路的特点分析得知,通过它们的电流关系为:Icd=3IR,Iab=2IR,由焦耳定律得:
Qab=2QR=0.4J,Qcd=[9/4Qab=0.9J
(2)外电路总电阻为R′=Rcd+
RRab
R+Rab]=[5/6Ω
细绳刚好被拉断时,拉力恰好等于最大拉力0.64N,由平衡条件和安培力公式得
T-mg=BIabL
代入解得,Iab=0.6A,则IR=0.3A,Icd=0.9A,
cd产生的感应电动势为 E=IcdR′=0.75V
由E=BLv得,v=
E
BL]=1.875m/s
(3)根据能量守恒定律得
mgh=[1/2mv2+QR+Qab+Qcd
代入解得,h=3.93m
(4)根据牛顿第二定律得:
对cd棒:mg-
B2L2v
R′]=ma=m[△v/△t]
得,mg△t-
B2L2v
R′△t=m△v
两边求和得
(mg△t)-
(
B2L2v
R′△t)=
(m△v)
即有 mgt-
B2L2
R′
(v△t)=mv
又
v△t=
△x=h
联立解得,t≈2.1s
答:
(1)此过程中ab棒和cd棒分别产生的热量Qab和Qcd分别为0.4J和0.9J.
(2)细绳刚被拉断时,cd棒的速度为1.875m/s.
(3)细绳刚被拉断时,cd棒下落的高度为3.93m.
(4)cd棒从静止开始落下直至细绳刚好被拉断所经过的时间为2.1s.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题电磁感应与电路、力学知识的综合,难点在于运用积分求棒下落的时间,这种方法对于非匀变速运动经常用到,往往从牛顿第二定律入手列式求解.
1年前