如图所示,有一磁感强度B=0.1T的水平匀强磁场,垂直匀强磁场放置一很长的U型金属框架,框架上有一导体ab保持与框架边垂

如图所示,有一磁感强度B=0.1T的水平匀强磁场,垂直匀强磁场放置一很长的U型金属框架,框架上有一导体ab保持与框架边垂直接触、且由静止开始下滑.已知ab长100cm,质量为0.1kg,电阻为0.1Ω,框架光滑且电阻不计,取g=10m/s2,求:

(1)导体ab下落的最大加速度;
(2)导体ab下落的最大速度;
(3)导体ab在最大速度时产生的电功率.
lulufafa 1年前 已收到2个回答 举报

ali2019 幼苗

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解题思路:(1)导体ab向下先做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到0,即安培力等于重力时,速度达到最大.因此导体刚释放时达到最大加速度.匀速运动时速度最大.根据牛顿第二定律求最大加速度.根据安培力与速度的关系和平衡条件求解最大速度.
(2)根据电功率公式P=I2R,可得导体在最大速度时的电功率.

(1)对ab杆受力分析,受两个力:重力和安培力,根据牛顿第二定律有 mg-F=ma,要使a最大,而mg都不变,那F就得最小,而安培力的最小值是0,也就是刚下滑的瞬间,a最大,解得最大速度为:am=g=10m/s2
(2)当最大速度时,那么a=0,所以有:
mg-F=0,
即:mg=BIL,
根据欧姆定律得:I=
E
R=
BLv
R
联立以上两式得:mg=
B2L2v
R
则得:v=
mgR
B2L2=
0.1×10×0.1
0.12×12m/s=10m/s
(3)导体ab在最大速度时产生的电功率:P=I2R,
又I=
E
R=
BLv
R
解得:P=
B2L2v2
R=
0.12×12×102
0.1W=10W
答:(1)导体ab下落的最大加速度为10m/s2
(2)最大速度为10m/s;
(3)导体ab在最大速度时产生的电功率为10W.

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;牛顿第二定律.

考点点评: 解决本题的关键能够结合牛顿第二定律分析出金属棒的运动情况,知道当加速度为0时,速度最大.并利用还可以求出安培力的功率即为求解最大电功率.

1年前

7

走起路来真爽 幼苗

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解析:
(1)电流方向:a到b
(2)导体ab下落的最大速度:
mg=BIL=B(BLV/R)L
V=(mgR)/(BL)2=(0.1*10*0.1)/(0.1*1)^2=10(m/s)
(3)导体ab在最大速度时产生的电功率:
P=UI=U2/R=(BLV)2/R=(0.1*1*10)2/0.1=10 (W)
或:P=W/t=FS/t=FV=mgV=0.1*10*10=10 (W)

1年前

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