han4jie 幼苗
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E2 |
R |
R1R2 |
R1+R2 |
(1)设磁场宽度为 d=CE,在0-0.2s的时间内,有:
E=[△Φ/△t],E=[△B/△t]Ld=5×0.6×0.2V=0.6V
此时,R1与金属杆r并联,再R2与串联,回路的总电阻为:R=R并+R2=1+1=2Ω
则电压表的示数为:U=[E/R]R并=[0.6/2×1V=0.3V
(2)金属杆进入磁场后,有:I′=
U
R1]+[U
R2=0.45A
FA=BI′L=1×0.45×0.6=0.27(N)
由于金属杆进入磁场后电压表始终不变,所以金属杆作匀速运动,有:F=FA=0.27N.
(3)金属杆在0-0.2s的运动时间内,有:Q1=
E2/R]t=0.036J
金属杆进入磁场后,因电压表保持不变,故切割磁感线速度v不变,
有:WF=F•d=0.27×0.2J=0.054J
根据能量转化和守恒定律得:Q2=-WA=0.054J
故整个电路产生的热量为:Q=Q1+Q2=0.036J+0.054J=0.09J
(4)0-0.2s内,I=
E1
R总=[0.6/2]A=0.3A
通过电阻R2的电量为:q1=It1=0.3×0.2C=0.06C
进入磁场后,R′总=
R1R2
R1+R2+r=[2×1/2+1]+2=[8/3]Ω
E2=I′总R′总=0.45×[8/3]V=1.2V
由E2=BLv,得:v=2m/s
t2=[d/v]=[0.2/2]s=0.1s
I2=[U
R2=
0.3/1]A=0.3A
通过电阻R2的电量为:q2=I2t2=0.3×0.1C=0.03C
故通过电阻R2的电量为:q=q1+q2=0.06+0.03=0.09C
答:(1)t=0.1s时电压表的示数是0.3V;
(2)恒力F的大小是0.27N;
(3)从t=0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量Q是0.09J;
(4)求整个运动过程中通过电阻R2的电量q是0.09C.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力等知识的综合应用,关键要搞清电路的连接方式,分析金属棒的运动过程.
1年前