题目内容
2.(1)金属棒ab在下滑过程中所受摩擦力的大小
(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R1中产生的热量QR1.(结果取2位有效数字)
分析 (1)金属棒匀速运动时速度最大,应用平衡条件可以求出摩擦力大小.
(2)应用能量守恒定律可以求出产生的焦耳热,然后求出电阻R1中产生的热量.
解答 解:(1)电路总电阻:R=r+$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=10+$\frac{15×30}{15+30}$=20Ω,
感应电动势:E=BLv=1×2×2=4V,
通过金属棒的电流:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{4}{20}$=0.2A,
金属棒受到的安培力:F安=BIL=1×0.2×2=0.4N,
金属棒匀速运动时速度最大,由平衡条件得:
F安+f=mgsin30°,解得,摩擦力:f=0.1N;
(2)金属棒ab机械能的减少量:△E=mgh-$\frac{1}{2}$mv2,
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总电热之和,
电热Q=△E-f$\frac{h}{sin30°}$,
上端电阻R中产生的热量:QR1=$\frac{1}{3}$Q,
解得:QR1=0.73 J.
答:(1)金属棒ab在下滑过程中所受摩擦力的大小为0.1N.
(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R1中产生的热量QR1为0.73J.
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.
练习册系列答案
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12.
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| A. | 使滑片P1向左端缓慢滑动时,θ不变 | |
| B. | 使滑片P2向上端缓慢滑动时,θ减小 | |
| C. | 断开开关S1、S2,将C两极板错开一些,θ增大 | |
| D. | 断开开关S1、S2,将C两极板间距增大一些,θ减小 |
17.
如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、粗细均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中( )
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| B. | 当ab达到稳定速度时,安培力功率为7W | |
| C. | 当ab达到稳定速度时,导体ab的重力功率为7W | |
| D. | 当ab达到稳定速度时,回路中焦耳热功率4W |
12.物体做自由下落,前2s内通过的高度为( )
| A. | 5 m | B. | 10 m | C. | 20 m | D. | 25 m |