题目内容
【题目】如图,ae、dg为两根相互平行、水平放置的金属导轨,其ad端接一个阻值为R的定值电阻。边长为L的正方形abcd区域内有一个竖直向下的匀强磁场B1,B1随时间均匀增大。ef、fg为二根金属棒,交点f处绝缘不导通。efg构成一个等边三角形,处在另一水平匀强磁场中,磁感应强度大小为B2。金属棒MN垂直导轨ae、dg放置在eg位置处,从t=0时刻起,在一个垂直金属棒的外力F作用下向右做速率为v的匀速直线运动,回路内产生的感应电流为I。已知金属棒的质量为m,电阻不计,与efg导轨的动摩擦因数为μ。重力加速度为g。求:
(1)B1随时间均匀增大的变化率;
(2)外力F随时间t变化的表达式;
(3)导体棒运动到最右端f点的过程中,回路内摩擦产生的热量Q。
【答案】(1)B1随时间均匀增大的变化率为;(2)外力F随时间t变化的表达式为;(3)导体棒运动到最右端f点的过程中,回路内摩擦产生的热量Q为。
【解析】
(1)根据法拉第电磁感应定律
解得:
(2)金属棒:
F=μ(mg+B2ILx)
有效长度
解得:
();
(3)摩擦力的平均力
克服摩擦力做功等于摩擦产生的热量Q
代入解得:
.
【题目】不同的金属材料其导电性能不同,我们可以用电导G(单位:西门子S)来衡量。
(1)为了得到金属铜导线的电导G与哪些因素有关,在控制实验室温度不变的条件下,某组同学进行了实验。将实验数据汇总如下:
导线直径d(mm) | 1 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 |
导线长度l(cm) | 10 | 10 | 10 | 20 | 30 | 40 |
电导G(S) | 468 | 1875 | 4219 | 937 | 625 | 468 |
根据表中数据可得,电导G与_____成正比,与_____成反比;
(2)为了测量不同金属的导电性能,该组同学采用直径为1mm、长度为10cm的不同金属导线进行了进一步测量,数据汇总如下:
金属 | 铜 | 铝 | 铁 | 钨 |
电导G(S) | 468 | 300 | 86 | 136 |
导线两端电压U(V) | 1.07×10﹣3 | 3.33×10﹣3 | 0.017 | 0.015 |
流过导线电流I(A) | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 |
根据表中数据可得,电导G与电压U、电流I的关系式为:_____。四种金属中,金属_____的导电性能最差。