题目内容
(1)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减少量.
(2)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量.
分析:(1)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中,重力势能减小mgh,动能增加
mv2,机械能的减少量△E=mgh-
mv2.
(2)先根据法拉第定律、欧姆定律和安培力公式F=BIL求出金属棒稳定时所受安培力的大小,由平衡条件可求出摩擦力,即可根据能量守恒列式求出电路中产生的总热量,结合电路的连接关系,求R产生的热量.
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(2)先根据法拉第定律、欧姆定律和安培力公式F=BIL求出金属棒稳定时所受安培力的大小,由平衡条件可求出摩擦力,即可根据能量守恒列式求出电路中产生的总热量,结合电路的连接关系,求R产生的热量.
解答:解:(1)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中,金属棒ab机械能的减少量 △E=mgh-
mv2=2.8J ①
(2)速度最大时,金属棒ab产生的电动势e=BLv ②
产生的感应电流 I=
③
此时棒所受的安培力 F=BIL ④
由平衡条件得,摩擦力 f=mgsin30°-F ⑤
由能量守恒得,损失的机械能等于金属棒ab克服摩擦力做功和产生的电热之和
电热 Q=△E-
⑥
上端电阻R中产生的热量QR=
⑦
联立①②③④⑤⑥⑦式得:QR=0.55J ⑧
答:
(1)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减少量为2.8J.
(2)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量为0.55J.
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(2)速度最大时,金属棒ab产生的电动势e=BLv ②
产生的感应电流 I=
| e | ||
r+
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此时棒所受的安培力 F=BIL ④
由平衡条件得,摩擦力 f=mgsin30°-F ⑤
由能量守恒得,损失的机械能等于金属棒ab克服摩擦力做功和产生的电热之和
电热 Q=△E-
| fh |
| sin30° |
上端电阻R中产生的热量QR=
| Q |
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联立①②③④⑤⑥⑦式得:QR=0.55J ⑧
答:
(1)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中机械能的减少量为2.8J.
(2)金属棒ab由静止至下滑高度为3m的运动过程中导轨上端电阻R中产生的热量为0.55J.
点评:本是导体在导轨上滑动的类型,从力和能两个角度研究.力的角度,关键是安培力的分析和计算.能的角度要分析过程中涉及几种能、能量如何是转化的.
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