题目内容
4.分析 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解感应电流,根据速度最大受力平衡列方程求解vm随电阻箱R2阻值的变化关系,根据图线斜率和截距列方程求解.
解答
解:设最大速度为vm时,切割磁感线产生的感应电动势为:E=BLvm
由闭合电路欧姆定律得:I=$\frac{E}{{R}_{1}+{R}_{2}}$,
从b端向a端看,金属棒受力如图所示.
金属棒达到最大速度时满足:mgsin α-BIL=0
由以上三式得最大速度:vm=$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$R2+$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$R1
图象斜率k=$\frac{60-30}{2.0}$ m/(s•Ω)=15 m/(s•Ω),纵截距b=30 m/s
则:$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$R1=b,$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$=k
解得:R1=2.0Ω,m=0.1 kg.
答:R1的大小为2.0Ω,金属棒的质量为0.1kg.
点评 对于电磁感应问题研究思路常常有两条:
一条从力的角度,重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题,根据平衡条件列出方程;
另一条是能量,分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题,根据动能定理、功能关系等列方程求解.
练习册系列答案
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17.
如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向上滑动,下面说法中正确的是( )
| A. | 穿过线圈a的磁通量变大 | |
| B. | 线圈a有收缩的趋势 | |
| C. | 线圈a对水平桌面的压力将增大 | |
| D. | 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 |
12.
如图所示,在水平面内的直角坐标系xOy中有一光滑金属导轨AOC,其中曲线导轨OA满足方程y=Lsin kx,长度为$\frac{π}{2k}$的直导轨OC与x轴重合,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中.现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向做匀速直线运动,已知金属棒单位长度的电阻为R0,除金属棒的电阻外其余电阻均不计,棒与两导轨始终接触良好,则在金属棒运动过程中,它与导轨组成的闭合回路( )
| A. | 电流逐渐增大 | B. | 电流逐渐减小 | ||
| C. | 消耗的电功率逐渐增大 | D. | 消耗的电功率逐渐减小 |
9.
线圈abcd如图所示在匀强磁场中沿金属框架向右匀速运动,则( )
| A. | 因穿过abcd的磁通量不变,所以ab和cd中无电流 | |
| B. | ab和cd中都有方向相同的电流流过 | |
| C. | 因abcd切割磁感线运动,则abcd中有环形电流 | |
| D. | 通过ab和cd的电流强度相等,都等于通过电阻R的电流强度的一半 |
16.
如图所示,两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置,左端与定值电阻R相连,导轨x>0一侧存在着沿x方向均匀增大的磁场,磁感应强度与x的关系是B=0.5+0.5x(T),在外力F作用下一阻值为r的金属棒从A1运动到A3,此过程中电路中的总电功率保持不变.A1的坐标为x1=1m,A2的坐标为x2=2m,A3的坐标为x3=3m,下列说法正确的是( )
| A. | 回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势 | |
| B. | 在A1与A3处的速度比为2:1 | |
| C. | A1到A2与A2到A3的过程中通过导体横截面的电量之比为5:7 | |
| D. | A1到A2与A2到A3的过程中产生的焦耳热之比为7:5 |