题目内容
9.(1)当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率和热量;
(2)ab棒开始下滑至EF的过程中流过导体棒cd的电量.
分析 (1)对cd棒,根据平衡求出感应电流的大小,根据P=I2R求出当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率.ab棒进入磁场Ⅱ内产生的感应电动势等于之前变化磁场产生的感应电动势,由此求ab棒进入磁场的速度,从而求ab棒通过磁场Ⅱ的时间,即可求出热量.
(2)由于通过cd棒的电流不变,由q=It求电量即可.
解答 解:(1)对cd棒,根据平衡条件得:
F安=BIL=mgsinθ
所以通过cd棒的电流大小为:I=$\frac{mgsinθ}{BL}$
当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率为:P=I2R=$\frac{{m}^{2}{g}^{2}Rsi{n}^{2}θ}{{B}^{2}{L}^{2}}$.
ab棒在到达区域Ⅱ前做匀加速直线运动,有:a=$\frac{mgsinθ}{m}$=gsinθ
cd棒始终静止不动,ab棒在到达区域Ⅱ前、后,回路中产生的感应电动势和感应电流保持不变,则ab棒在区域Ⅱ中一定做匀速直线运动.可得:
$\frac{△Φ}{△t}$=BLvt,即$\frac{B•2L•L}{{t}_{x}}$=BLgsinθ•tx,
得:tx=$\sqrt{\frac{2L}{gsinθ}}$
ab棒在区域Ⅱ中做匀速直线运动的速度为:vt=atx=$\sqrt{2gLsinθ}$
通过磁场Ⅱ的时间为 t2=$\frac{2L}{{v}_{t}}$=$\sqrt{\frac{2L}{gsinθ}}$
故当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的热量为 Q=I2Rt2=$\frac{\sqrt{2}{m}^{2}{g}^{\frac{3}{2}}si{n}^{\frac{3}{2}θ}}{{B}^{2}{L}^{\frac{3}{2}}}$
(2)ab棒开始下滑至EF的过程中流过导体棒cd的电量为 q=I(tx+t2)=$\frac{2m}{B}\sqrt{\frac{2gsinθ}{L}}$
答:
(1)当ab棒在区域Ⅱ内运动时cd棒消耗的电功率是$\frac{{m}^{2}{g}^{2}Rsi{n}^{2}θ}{{B}^{2}{L}^{2}}$,热量是$\frac{\sqrt{2}{m}^{2}{g}^{\frac{3}{2}}si{n}^{\frac{3}{2}θ}}{{B}^{2}{L}^{\frac{3}{2}}}$;
(2)ab棒开始下滑至EF的过程中流过导体棒cd的电量是$\frac{2m}{B}\sqrt{\frac{2gsinθ}{L}}$.
点评 解决这类问题的关键是分析两段过程中电流的关系,弄清电路结构,运用平衡条件和电磁感应的基本规律结合处理.
| A. | 0-t时间内,乙的平均速度大于甲的平均速度 | |
| B. | 0-2t时间内,甲的平均速度大于乙的平均速度 | |
| C. | 0-2t时间内两车一定有两次相遇时 | |
| D. | 在t-2t时间内的某时刻,两车一定相遇 |
| A. | 电势差的定义式UAB=$\frac{{W}_{AB}}{q}$,说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比 | |
| B. | A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的功 | |
| C. | 将1C的正电荷从A点移到B点,电场力做1J的功,这两点间的电势差为1V | |
| D. | 电荷由A点移到B点的过程,除受电场力外,还受其他力的作用,电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功 |
| A. | 位移、加速度、电场强度 | B. | 力、动能、磁感应强度 | ||
| C. | 功、动能、势能 | D. | 质量、时间、位移 |
| A. | t1=t2=t3 | B. | t1=t2<t3 | C. | t1=t3<t2 | D. | t1<t2<t3 |
| A. | 可能沿曲线 Ba运动 | B. | 可能沿直线 Bb 运动 | ||
| C. | 可能沿曲线 Bc运动 | D. | 可能沿原曲线由 B 返回 A |
| A. | 放热的物体,其内能也可能增加 | |
| B. | 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有的方向性 | |
| C. | 热量不可能从低温物体传递到高温物体 | |
| D. | 已知气体分子间的作用力表现为引力,若气体等温膨胀,则气体对外做功且内能增加 | |
| E. | 温度是分子平均动能的标志,温度升高,则物体的每一个分子的动能都增大. |