题目内容
6.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)ab棒的最大速度vm;
(2)该过程中电路产生的焦耳热;
(3)该过程中通过导轨下端电阻R的电荷量.
分析 (1)当安培力等于重力沿斜面向下的分力时,金属棒的速度最大,根据共点力平衡,结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律求出金属棒下滑的最大速度.
(2)回路中产生的热量等于克服安培力做功的大小,根据动能定理求出该过程中电路产生的焦耳热.
(3)根据电量q=It,平均电流I=$\frac{\overline{E}}{R+r}$,E=n$\frac{△∅}{△t}$和电路的串并联关系知通过导轨下端电阻R的电荷量.
解答
解:(1)当ab棒的合力为零时,其速度达到最大值vm,对其受力分析,如图所示,由牛顿第二定律、安培力公式,可得:
mgsin37°=BIL…①
两外电阻并联电阻为$\frac{R}{2}$,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律,可得:I=$\frac{BL{v}_{m}}{\frac{R}{2}+r}$…②
联立①②可得:vm=6m/s
(2)设全程产生的焦耳热为Q,由功能关系可得:mgxsinθ=Q+$\frac{1}{2}$mvm2
代入数据有:0.5×10×4sin37°=Q$+\frac{1}{2}×0.5$×62
可得:Q=3J
(3)由法拉第电磁感应定律知:E=n$\frac{△∅}{△t}$.
电荷量为:q=$\overline{I}t$=$\frac{E}{\frac{R}{2}+r}$t=$\frac{Blx}{\frac{R}{2}+r}$=2C
由电路的串并联关系知:q′=$\frac{1}{2}q$=1C
答:(1)ab棒的最大速度vm为6m/s;
(2)该过程中电路产生的焦耳热为3J;
(3)该过程中通过导轨下端电阻R的电荷量为1C.
点评 本题根据棒的运动情况,结合受力分析和平衡条件求解速度;同时要结合功能关系进行分析;感应电量与棒运动位移有关,常常知道电量可求位移,或知道位移,可求电量,这种思路是熟悉.
| A. | 通过光敏电阻R1的电流变大 | B. | 光敏电阻R1两端的电压变大 | ||
| C. | 电源的热功率变大 | D. | 电源的输出功率一定变大 |
| A. | 电热丝的电阻为55Ω | |
| B. | 电动机的电阻大于404Ω | |
| C. | 当电吹风吹热风时,电热丝每秒钟消耗的电能为880J | |
| D. | 当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为1120J |
| A. | 小球对细绳的拉力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力 | |
| B. | 小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力 | |
| C. | 小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力 | |
| D. | 小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力 |
| A. | 4F | B. | $\frac{1}{4}$F | C. | 8F | D. | $\frac{1}{8}$F |
| A. | 甲在整个t=6s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为6m | |
| B. | 甲在整个t=6s时间内有来回运动,它通过的总位移为零 | |
| C. | 乙在整个t=6s时间内有来回运动,它通过的总位移为零 | |
| D. | 乙在整个t=6s时间内运动方向一直不变,它通过的总位移大小为4m |
| A. | 木块受三个力作用 | B. | 木块受四个力作用 | ||
| C. | 若力F逐渐增大,木块可能滑动 | D. | 木块所受摩擦力随F的增大而增大 |