题目内容
19.(1)画出金属棒运动过程中流过灯L的电流方向;
(2)经过多长时间灯L达到正常发光?正常发光时外力F大小?
(3)当灯L达到正常发光后,撤去外力,则金属棒做什么运动?
分析 (1)根据右手定则确定回路中的感应电流,同时得到通过灯泡的电流并作图;
(2)根据灯正常发光的电压要求,再根据E=BLv求得导体棒的切割速度,再根据速度时间关系求得时间,当灯正常发光时,导体棒在拉力F和安培力作用下处于平衡状态,根据BIL求得安培力,即可得出外力F的大小;
(3)撤去外力后,导体棒在安培力作用下做减速运动,而随速度的减小,回路中感应电动势减小,导体棒所受安培力减小,加速度随之减小,故导体棒在撤去外力后做加速度减小的减速运动.
解答 解:
(1)根据右手定则,判定通过ab杆的电流方向由b到a,故流过灯L的电流方向由上而下,如下图所示![]()
(2)灯正常发光时,灯两端电压为额定电压.
感应电动势E=U=2V
E=BLv
可得切割速度v=$\frac{E}{BL}=\frac{2}{0.5×0.4}m/s$=10m/s
因为导体棒做匀加速运动,根据v=at
可得导体棒运动时间t=$\frac{v}{a}=\frac{10}{2}s$=5s
正常发光时电流为额定电流I=$\frac{P}{U}$=0.5A
金属棒受到外力F和安培力FA的作用
FA=BIL=0.5×0.4×0.5N=0.1N
根据牛顿定律F-FA=ma
F=ma+FA=0.2×2+0.1N=0.5N
(3)当灯L达到正常发光后,撤去外力,对金属棒受力分析可得金属棒只受安培力作用,安培力大小为:
${F}_{A}=BIL=B\frac{BLv}{R}L=\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$
根据牛顿第二定律可得金属棒的加速度大小为
a=$\frac{{F}_{A}}{m}=\frac{{B}^{2}{L}^{2}}{mR}v$
因为安培力的方向与金属棒的运动方向相反,故金属棒做减速运动,由加速度表达式可知,随着速度的减小,金属棒的加速度随之减小,故金属棒做做加速度减小的减速运动,直到停止.
答:(1)金属棒运动过程中流过灯L的电流方向如解答图所示;
(2)经过5s时间灯L达到正常发光,正常发光时外力F大小为0.5N;
(3)当灯L达到正常发光后,撤去外力,则金属棒做加速度减小的减速运动,直到停止.
点评 解决本题的关键是掌握楞次定律可右手定则判定感应电流的方向,根据法拉第定律求得切割时感应电动势的表达式以及欧姆定律的运算,题目不难,涉及知识较多,稍有粗心都不易得全分.
| A. | 单摆振动的周期与摆球质量无关 | |
| B. | 发射无线电波时需要对电磁波进行调制和解调 | |
| C. | 光的偏振现象说明光波是横波 | |
| D. | 光纤通信和全息照相都利用了光的全反射原理 | |
| E. | 声源与观察者相互靠近时,观察者接收的频率大于声源振动的频率 |
| A. | 物块对斜面的压力大小为mgtanθ | B. | 物块对斜面的摩擦力大小为mgtanθ | ||
| C. | 斜面对物块的支持力大小为mgtanθ | D. | 斜面对物块间的动摩擦因素为tanθ |
| A. | 当小球A经过最高点速度V>$\sqrt{gL}$时,A球对杆的弹力向上 | |
| B. | 两小球能通过最高点的临界速度为V≥$\sqrt{gL}$ | |
| C. | 若小球A在最高点时受到杆的力为0N,则此时球B在最低点受到杆的力大小为3mg | |
| D. | 当小球A在最高点时受到杆的力的大小为$\frac{1}{2}$mg,则此时它的速度大小为$\sqrt{\frac{3}{2}gL}$ |
| A. | 当分子间距离增大时,分子间作用力减小,分子势能增大 | |
| B. | 某固体物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏伽德罗常数为N′A,则该物质的分子体积为v0=$\frac{M}{{ρ}_{{N}_{A}}}$ | |
| C. | 液晶既具有液体的流动性,有具有单晶体的光学各向异性的特点 | |
| D. | 自然界发生的一切过程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏观过程都能自发进行 | |
| E. | 可根据固体是否有确定的熔点来区分晶体与非晶体 |
| A. | α粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关 | |
| B. | 科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型,建立了核式结构模型 | |
| C. | 科学家通过α粒子散射实验否定了核式结构模型,建立了枣糕模型 | |
| D. | 科学家通过α粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型,建立了玻尔的原子模型 |
| A. | $\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$ | B. | $\frac{{x}_{1}+{x}_{2}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}-{x}_{1}}}$ | ||
| C. | $\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{2}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$ | D. | $\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{4}$$\sqrt{\frac{a}{{x}_{2}+{x}_{1}}}$ |