题目内容
2.如图所示,电阻不计的光滑U形导轨水平放置,导轨间距d=0.5m,导轨一端接有R=4.0Ω的电阻.有一质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω的金属棒ab与导轨垂直放置.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T.现用水平力垂直拉动金属棒ab,使它以v=10m/s的速度向右做匀速运动.设导轨足够长.(1)求金属棒ab两端的电压;
(2)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,求电阻R产生的热量.
分析 (1)由E=Bdv求出金属棒产生的感应电动势,ab相当于电源,其两端的电压是外电压,由欧姆定律求解ab两端的电压.
(2)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,金属棒的动能减小到零全部转化为电路中的内能,由能量守恒定律和焦耳定律求解电阻R产生的热量
解答 解:(1)根据法拉第电磁感应定律,E=Bdv
根据欧姆定律,I=$\frac{E}{R+r}$,
U=IR
由以上各式可得U=0.8 V.
(2)由能量守恒得,电路中产生的总热量Q=$\frac{1}{2}m{v^2}$,
因为串联电路电流处处相等,
所以QR:Q=R:(R+r),
代入数据求出QR=4.0J.
答:(1)金属棒ab两端的电压为0.8V
(2)若某时刻撤去外力,从撤去外力到金属棒停止运动,电阻R产生的热量为4.0J.
点评 本题的物理情景比较简单,是电磁感应与电路、力学等知识的综合应用,注意ab两段电压为路端电压不是电动势.
练习册系列答案
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