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(1)金属杆ab在匀速运动之前做什么运动?
(2)金属杆ab做匀速运动的速度为多大?
(3)金属杆ab匀速运动时,电阻R消耗的电功率为多大?
分析:(1)金属杆ab在拉力F作用下沿水平方向运动,切割磁感线产生感应电流,ab将受到安培力,分析安培力的变化,判断其运动情况.
(2)当ab棒匀速运动时,速度最大,受力平衡,推导出安培力与速度的表达式,由平衡条件求解速度.
(3)由于其他电阻不计,电阻R消耗的电功率等于拉力的功率Fv.
(2)当ab棒匀速运动时,速度最大,受力平衡,推导出安培力与速度的表达式,由平衡条件求解速度.
(3)由于其他电阻不计,电阻R消耗的电功率等于拉力的功率Fv.
解答:解:(1)金属杆ab先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动.
因为金属棒ab在F作用下向右加速运动,切割磁感线产生感应电流,ab将受到向左的安培力,速度增大,感应电流增大,安培力增大,合力减小,加速度减小,当安培力与F平衡时金属棒ab做匀速运动.
(2)当外力与安培力大小相等时,ab杆做匀速运动.
由E=BLv,I=
,得安培力FA=BIL=
当F=
时,速度最大,最大速度为 vm=
=10m/s
(3)ab杆匀速运动时,电阻R消耗的电功率P=I2R=50W.
答:
(1)金属杆ab在匀速运动之前做金属杆ab做加速度减小的变加速运动.
(2)金属杆ab做匀速运动的速度为10m/s.
(3)金属杆ab匀速运动时,电阻R消耗的电功率为50W.
因为金属棒ab在F作用下向右加速运动,切割磁感线产生感应电流,ab将受到向左的安培力,速度增大,感应电流增大,安培力增大,合力减小,加速度减小,当安培力与F平衡时金属棒ab做匀速运动.
(2)当外力与安培力大小相等时,ab杆做匀速运动.
由E=BLv,I=
E |
R |
B2L2v |
R |
当F=
B2L2v |
R |
FR |
B2L2 |
(3)ab杆匀速运动时,电阻R消耗的电功率P=I2R=50W.
答:
(1)金属杆ab在匀速运动之前做金属杆ab做加速度减小的变加速运动.
(2)金属杆ab做匀速运动的速度为10m/s.
(3)金属杆ab匀速运动时,电阻R消耗的电功率为50W.
点评:考查了电磁感应定律,感应电动势、安培力、功率的计算,是电磁感应中基本问题,不应出错.
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