题目内容
如图所示,在竖直平面内一足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L1=0.4m,放置在磁感应强度为B1=5T的匀强磁场中,磁场方向垂直于轨道平面向里,一质量为m=0.8kg的金属棒ab,垂直于MN、PQ紧贴在导轨上并与导轨接触良好,其接入在导轨间的电阻r=1Ω。金属导轨上端连接右侧的电路。R1=1.0Ω,R2=1.5Ω。R2两端通过细导线连接质量M=0.12kg的正方形金属框cdef,正方形边长L2=0.2m,每条边的电阻r0=1.0Ω,金属框处在一方向垂直纸面向里的磁感应强度B2=3T的匀强磁场中。现将金属棒由静止释放,不计其他电阻及摩擦,g取10m/s2。
(1)将K断开,求棒下滑过程中达到的最大速率vm以及速率达到0.5vm时棒的加速度大小;
(2)将开关K闭合后,从棒释放到细导线刚好没有拉力的过程中,棒上产生的电热为2J,求此过程棒下滑的h。(结果保留两位有效数字)
(1)(2)
解析试题分析:(1)当棒达到最大速度时加速度为0,将做匀速运动,则有受力平衡,,
由闭合电路欧姆定律得:
由电磁感应定律得:,解得:
当棒下落速度达到时,再对棒进行受力分析由牛顿运动定律有:,
解得:,
(2)正方形线框进行受力分析,导线刚好没有拉力时线框受重力和安培力相等,设流过正方形线框的电流为,
线框受重力和安培力相等 ,
方形线框cd两端的电阻 ,
两端的电压 ,
线框和的总电阻 ,
电路中的总电流
由闭合电路欧姆定律得:
又由法拉第电磁感应定律得:
代入数据得:
设棒产生的内能为Q1,外电路的电能为Q2,由能量守恒得:
,
代入数据得:
考点:考查了导体切割磁感线运动
如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时( )
A.线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流 |
B.线圈绕P1转动时的电动势大于绕P2转动时的电动势 |
C.线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同,都是a→b→c→d |
D.线圈绕P1转动时dc边的电动势大于绕P2转动时dc边的电动势 |