题目内容

如下图所示,MN、PQ是相互交叉成60°角的光滑金属导轨,O是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内,并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过O点的虚线即为磁场的左边界)。质量为m的导体棒ab与导轨始终保持良好接触,并在绝缘弹簧S的作用下从距离O点L0处沿导轨以速度v0向左匀速运动。磁感应强度大小为B,方向如图。当导体棒运动到O点时,弹簧恰好处于原长,导轨和导体棒单位长度的电阻均为r。求:

1.导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电流大小;

2.导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量;

3.从导体棒第一次经过O点开始直到它静止的过程中,导体棒ab中产生的热量。

 

 

【答案】

 

1.

2.

3.

【解析】(1)设ab棒在导轨之间的长度为l,根据法拉第电磁感应定律可得:E=Blv0(1分)

由闭合电路欧姆定律得:(2分)

(2)导体棒ab第一次经过O点前,通过它的电量为(1分)

而,(1分)故(2分)

(3)裸导线最终只能静止于O点,故其动能全部转化为焦耳热,即(1分)

因为导轨与ab构成等腰三角形,三边电阻总是相等的,所以三边产生的热量总是相等的。即(2分)

 

练习册系列答案
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(1) 利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO′=h(h>L)。

①电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:____________。

②将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O′C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=________。

③在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角q,小球落点与O′点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标、cosq为横坐标,得到如图(b)所示图像。则当q=60°时,s为 ___________m;若悬线长L=1.0m,悬点到木板间的距离OO′=h=___________m。

(2) 某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:

①用天平测出电动小车的质量为0.6kg

②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装

③接通打点计时器(其打点周期为0.02s)

④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器。

上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如下图所示:

请你分析纸带数据,回答下列问题(设整个过程中小车所受阻力恒定,结果保留一位小数):

该电动小车的最大速度为__________m/s。

车所受阻力为_____________N。

该电动小车的额定功率为_____________W。

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