题目内容
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(1)恒力F的大小.
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小.
(3)根据v-t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量.
分析:(1)由乙图看出,杆的最大速度为4m/s,此时杆做匀速直线运动,受力平衡,安培力大小为F安=
,根据平衡条件可求出F.
(2)金属杆速度为2.0m/s时,求出安培力大小,由牛顿第二定律求解加速度大小.
(3)根据速度图象的“面积”大小等于位移,估算出前0.8s内杆的位移,估算时大于等于半格算一个,小于半格舍去.根据能的转化与守恒定律求解电阻R上产生的热量.
B2L2vm |
R |
(2)金属杆速度为2.0m/s时,求出安培力大小,由牛顿第二定律求解加速度大小.
(3)根据速度图象的“面积”大小等于位移,估算出前0.8s内杆的位移,估算时大于等于半格算一个,小于半格舍去.根据能的转化与守恒定律求解电阻R上产生的热量.
解答:解:(1)由图乙知,杆运动的最大速度vm=4 m/s
此时有 F=mgsin α+F安=mgsin α+
代入数据解得:F=18 N.
(2)对杆进行受力分析,如图所示,由牛顿第二定律可得:
F-F安-mgsin α=ma
a=
代入数据得:a=2.0 m/s2.
(3)由图乙可知,0.8s末金属杆的速度v1=2.2 m/s,前0.8s内图线与t轴所包围的小方格的个数约为27,面积为27×0.2×0.2=1.08,即前0.8 s内金属杆的位移为:
s=1.08 m
由能的转化与守恒定律得:
Q=Fs-mgssin α-
mv12
代入数据得:Q=3.80 J.
答:
(1)恒力F的大小为18N.
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小为2.0m/s2.
(3)在前0.8s内电阻上产生的热量是3.80J.
![](http://thumb.1010pic.com/pic3/upload/images/201304/3/9b7f9509.png)
B2L2vm |
R |
代入数据解得:F=18 N.
(2)对杆进行受力分析,如图所示,由牛顿第二定律可得:
F-F安-mgsin α=ma
a=
F-
| ||
m |
代入数据得:a=2.0 m/s2.
(3)由图乙可知,0.8s末金属杆的速度v1=2.2 m/s,前0.8s内图线与t轴所包围的小方格的个数约为27,面积为27×0.2×0.2=1.08,即前0.8 s内金属杆的位移为:
s=1.08 m
由能的转化与守恒定律得:
Q=Fs-mgssin α-
1 |
2 |
代入数据得:Q=3.80 J.
答:
(1)恒力F的大小为18N.
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小为2.0m/s2.
(3)在前0.8s内电阻上产生的热量是3.80J.
点评:本题电磁感应与力学知识的综合,抓住速度图象的两个意义:斜率等于加速度,“面积”等于位移辅助求解.估算位移时,采用近似的方法,要学会运用.
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