题目内容
10.| A. | $\frac{{{B^2}{L^2}{v^2}}}{R}$ | B. | $\frac{{2{B^2}{d^2}Lv}}{R}$ | C. | $\frac{{3{B^2}{d^2}{v^2}}}{R}$ | D. | $\frac{{3{B^2}{d^2}Lv}}{R}$ |
分析 金属导线向右一共移动了3L,把全过程分为三个阶段,因导线切割磁力线的有效长度是随正弦规律变化的,所以产生的电流也是按正弦规律变化的正弦交流电,分别求出在这三段中的有效电动势,结合运动时间可求出每段运动过程上产生的内能,外力F所做的功全部转化为了内能.
解答
解:金属导线在磁场中运动时,产生的电动势为:e=Bvy,y为导线切割磁力线的有效长度.
在导线运动的过程中,y随时间的变化为:
y=dsinπ$\frac{x}{L}$=dsinπ$\frac{vt}{L}$=dsinωt,$\frac{πv}{L}$=ω,
则导线从开始向右运动到L的过程中(如图)有:
e1=Bvy=Bvdsinπ$\frac{vt}{L}$=Bvdsinωt
则此过程中电动势的最大值为:E1max=Bvd,此过程中电动势的有效值为:
E1=$\frac{{E}_{1max}}{\sqrt{2}}=\frac{Bvd}{\sqrt{2}}$,
导线从L向右运动到2L的过程中(如图)有:
e2=2Bvy=2Bvdsinπ$\frac{vt}{L}$=2Bvdsinωt,
即:E2max=2Bvd,
所以:E2=2E1=$\frac{2Bvd}{\sqrt{2}}$,
导线从2L向右运动到3L的过程与导线从开始向右运动L的过程相同(如图),
则在这三段中运动的时间各为t,t=$\frac{L}{v}$,
在整个过程中产生的内能为:
Q=$\frac{{E}_{1}^{2}t}{R}+\frac{{E}_{2}^{2}t}{R}+\frac{{E}_{1}^{2}t}{R}$
解得:Q=$\frac{3{B}^{2}{d}^{2}Lv}{R}$
故ABC错误,D正确.
故选:D.
点评 该题是以另外一种形式考察了交变电流的做功问题,解决此题的关键是把整个过程进行合理分段,分别求出各段的电动势的有效值,即可求出全过程的电功了.难度较大.
| A. | 下滑过程中的最大速度为8m/s | |
| B. | 匀加速与匀减速过程的时间之比为2:1 | |
| C. | 匀减速过程中摩擦力做功是匀加速过程中摩擦力做功的14倍 | |
| D. | 消防队员先处于超重状态后处于失重状态 |
| A. | 动能增加 | B. | 电势能增加 | ||
| C. | 动能和电势能之和减少 | D. | 机械能和电势能之和不变 |
| A. | 物体的重力势能增加了$\frac{3}{4}$mgh | B. | 物体的重力势能增加了mgh | ||
| C. | 物体的机械能损失了$\frac{1}{4}$mgh | D. | 物体的动能减少了mgh |