题目内容

【题目】如图所示,电阻不计、间距为L的平行金属导轨固定于水平面上,其左端接有阻值为R的电阻,整个装置放在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直放置予导轨上,以水平初速度v0向右运动,金属棒的位移为x时停下。其在运动过程中始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触。金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:金属棒在运动过程中

(1)通过金属棒ab的电流最大值和方向;

(2)加速度的最大值am;

(3)电阻R上产生的焦耳热QR。

【答案】(1),电流方向为;(2);(3)

【解析】

(1)电动势的最大值为

由闭合电路欧姆定律得

通过导体棒的电流方向为

(2)由牛顿第二定律

安培力大小为,其中

摩擦力大小为

代入得

(3)功能关系得

电阻上产生的热量为

代入得

练习册系列答案
相关题目

【题目】在电磁感应现象中,感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”,在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。

(1)利用图甲所示的电路可以产生动生电动势。设匀强磁场的磁感应强度为B,金属棒ab的长度为L,在外力作用下以速度v水平向右匀速运动。此时金属棒中电子所受洛仑兹力f沿棒方向的分力f1即为“电源”内部的非静电力。设电子的电荷量为e,求电子从棒的一端运动到另一端的过程中f1做的功。

(2)均匀变化的磁场会在空间激发感生电场,该电场为涡旋电场,其电场线是一系列同心圆,单个圆上的电场强度大小处处相等,如图乙所示。在某均匀变化的磁场中,将一个半径为r的金属圆环置于相同半径的电场线位置处。从圆环的两端点a、b引出两根导线,与阻值为R的电阻和内阻不计的电流表串接起来,如图丙所示。金属圆环的电阻为R0,圆环两端点a、b间的距离可忽略不计,除金属圆环外其他部分均在磁场外。此时金属圆环中的自由电子受到的感生电场力F即为非静电力。若电路中电流表显示的示数为I,电子的电荷量为e,求∶

a.金属环中感应电动势E感大小;

b.金属圆环中自由电子受到的感生电场力F的大小。

(3)直流电动机的工作原理可以简化为如图丁所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属杆ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好。轨道端点MP间接有内阻不计、电动势为E的直流电源。杆ab的中点O用水平绳系一个静置在地面上、质量为m的物块,最初细绳处于伸直状态(细绳足够长)。闭合电键S后,杆ab拉着物块由静止开始做加速运动。由于杆ab切割磁感线,因而产生感应电动势E',且E'同电路中的电流方向相反,称为反电动势,这时电路中的总电动势等于直流电源电动势E和反电动势E'之差。

a.请分析杆ab在加速的过程中所受安培力F如何变化,并求杆的最终速度vm;

b.当电路中的电流为I时,请证明电源的电能转化为机械能的功率为。

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网