题目内容
11.(1)判断金属棒两端a、b的电势高低;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)在金属棒ab从开始运动的1.5s内,电阻R上产生的热量.
分析 (1)由右手定则判断出感应电流方向,然后判断电势高低.
(2)由题,x-t图象AB段为直线,说明从t=1.5s时开始金属棒ab做匀速直线运动,由图线的斜率求出速度,推导出安培力的表达式,根据平衡条件求出磁感应强度B的大小.
(3)根据能量守恒定律和焦耳定律求解金属棒ab在开始运动的1.5s内,电路中产生的热量;
解答 解:(1)由右手定则可知,ab中的感应电流由a流向b,ab相当于电源,则b点电势高,a点电势低;
(2)由x-t图象求得t=1.5s时金属棒的速度为:v=$\frac{△x}{△t}$=$\frac{11.2-7}{2.1-1.5}$=7m/s,
金属棒匀速运动时所受的安培力大小为:F=BIL,而I=$\frac{E}{R+r}$,E=BLv
得到:F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$,
根据平衡条件得:F=mg
则有:mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$,
代入数据解得:B=0.1T
(3)金属棒ab在开始运动的1.5s内,金属棒的重力势能减小转化为金属棒的动能和电路的内能.
设电路中产生的总焦耳热为Q,根据能量守恒定律得:
mgx=$\frac{1}{2}$mv2+Q,代入数据解得Q=0.455J,QR=$\frac{R}{R+r}$Q=0.26J;
答:(1)金属棒a端电势低,b端电势高;
(2)磁感应强度是0.1T;
(3)金属棒ab在开始运动的1.5s内,电阻R上产生的热量为0.26J.
点评 电磁感应往往从两个角度研究:一是力,关键是安培力的分析和计算,F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$,常用的经验公式,要记牢.二是从能量的角度,关键分析能量如何转化.
练习册系列答案
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2.
如图所示,图甲中M为一电动机,当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示.已知电流表读数在0.2A以下时,电动机没有发生转动.不考虑电表对电路的影响,以下判断错误的是( )
| A. | 电路中电源电动势为3.6V | |
| B. | 变阻器向右滑动时,V2读数逐渐减小 | |
| C. | 此电路中,电动机的最大输出功率减小 | |
| D. | 变阻器的最大阻值为30Ω |
19.宇航员在地球表面以一定的初速度竖直上抛一小球,经过时间t落回原处;若在某星球表面以相同的速度竖直上抛一小球,则需经5t时间落回原处.已知该星半径与地球半径之比为1:4,则( )
| A. | 该星表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为5:1 | |
| B. | 该星质量与地球质量之比为1:80 | |
| C. | 该星密度与地球密度之比为4:5 | |
| D. | 该星的“第一宇宙速度”与地球的第一宇宙速度之比为1:20 |
3.
如图所示,一根导体棒ab在水平方向匀强磁场中自由下落,并始终保持水平方向且与磁场方向垂直,则有( )
| A. | Uab=0 | B. | Ua>Ub,Uab保持不变 | ||
| C. | Ua>Ub,Uab越来越大 | D. | Ua<Ub,Uab越来越大 |
18.
如图所示,一个重G=200N的物体,在粗糙水平面上向左运动,物体和水平面间的摩擦因数μ=0.1,同时物体还受到大小为10N、方向向右的水平力F作用,则水平面对物体的摩擦力的大小和方向是( )
| A. | 大小是10N,方向向左 | B. | 大小是10N,方向向右 | ||
| C. | 大小是20N,方向向左 | D. | 大小是20N,方向向右 |