题目内容
(1)金属杆进入导轨水平部分瞬间产生的感应电流的大小和方向;
(2)金属杆滑出导轨瞬间感应电动势的大小;
(3)整个过程中电阻R放出的热量.
分析:(1)根据动能定理求出杆子进入磁场时的速度,通过切割产生的感应电动势公式求出感应电动势的大小,结合闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小,根据右手定则判断感应电流的方向.
(2)根据平抛运动的规律求出金属杆滑出导轨瞬间的速度,结合切割产生的感应电动势公式求出感应电动势的大小.
(3)根据能量守恒定律求出整个过程中回路产生的热量,从而得出整个过程中电阻R放出的热量.
(2)根据平抛运动的规律求出金属杆滑出导轨瞬间的速度,结合切割产生的感应电动势公式求出感应电动势的大小.
(3)根据能量守恒定律求出整个过程中回路产生的热量,从而得出整个过程中电阻R放出的热量.
解答:解:(1)根据动能定理得:mgh=
mv12-0
解得:v1=
=
m/s=2m/s.
感应电动势的大小为:E1=BLv1=0.1×0.2×2V=0.04V
感应电流的大小为:I=
=
A=0.02A.
根据右手定则,感应电流的方向为a→b.
(2)根据H=
gt2得:t=
=
s=0.4s.
v2=
=
m/s=1m/s.
感应电动势的大小为:E2=BLv2=0.1×0.2×1V=0.02V.
(3)根据能量守恒定律得,整个回路中产生的热量为:Q=
mv12-
mv22=
×0.2×(4-1)J=0.3J
则电阻R上产生的热量为:QR=
Q=
×0.3J=0.15J.
答:(1)金属杆进入导轨水平部分瞬间产生的感应电流的大小为0.02A,方向为a→b.
(2)金属杆滑出导轨瞬间感应电动势的大小为0.02V.
(3)整个过程中电阻R放出的热量为0.15J.
| 1 |
| 2 |
解得:v1=
| 2gh |
| 2×10×0.2 |
感应电动势的大小为:E1=BLv1=0.1×0.2×2V=0.04V
感应电流的大小为:I=
| E1 |
| R+r |
| 0.04 |
| 1+1 |
根据右手定则,感应电流的方向为a→b.
(2)根据H=
| 1 |
| 2 |
|
|
v2=
| s |
| t |
| 0.4 |
| 0.4 |
感应电动势的大小为:E2=BLv2=0.1×0.2×1V=0.02V.
(3)根据能量守恒定律得,整个回路中产生的热量为:Q=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
则电阻R上产生的热量为:QR=
| R |
| R+r |
| 1 |
| 2 |
答:(1)金属杆进入导轨水平部分瞬间产生的感应电流的大小为0.02A,方向为a→b.
(2)金属杆滑出导轨瞬间感应电动势的大小为0.02V.
(3)整个过程中电阻R放出的热量为0.15J.
点评:本题考查了电磁感应与电路和能量的综合,难度不大,该类题型是高考的热点问题,需加强训练.
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