题目内容
13.(1)金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小N;
(2)整个过程中通过金属杆横截面的电荷量q;
(3)整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热Q.
分析 (1)根据机械能守恒定律求解最点的速度,根据牛顿第二定律求解支持力,再根据牛顿第三定律求解压力;
(2)根据电荷量的计算公式结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解通过金属杆横截面的电荷量;
(3)在金属杆运动的整个过程中,由能量守恒定律求解产生的总的焦耳热,再根据能量的分配关系求解定值电阻R上产生的焦耳热
解答 解:(1)金属杆刚到达水平轨道的速度大小为v,金属杆在圆弧轨道上下滑的过程中,根据机械能守恒定律有:mgr=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
设此时导轨对金属杆的支持力大小为F,则有:F-mg=$m\frac{{v}^{2}}{r}$
解得:F=3mg,
根据牛顿第三定律可知:N=3mg;
(2)设金属杆在水平直导轨上运动的时间为△t,则这段时间内金属杆中产生的平均感应电动势为:E=$\frac{△Φ}{△t}$
其中磁通量的变化为:△Φ=BLd
这段时间内金属杆上通过的平均电流为:I=$\frac{E}{2R}$
通过金属杆横截面的电荷量为:q=I△t=$\frac{BLd}{2R}$;
(3)在金属杆运动的整个过程中,由能量守恒定律有:mgr=Q总+mgd
根据焦耳定律可得:Q=$\frac{{Q}_{总}}{2}$
解得:Q=$\frac{1}{2}$mg(r-d).
答:(1)金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小为3mg;
(2)整个过程中通过金属杆横截面的电荷量为$\frac{BLd}{2R}$;
(3)整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热为$\frac{1}{2}$mg(r-d).
点评 本题主要是考查竖直方向的圆周运动和电磁感应现象中电荷量的计算、能量的计算问题,注意分析运动过程,掌握电荷量的经验公式,知道运动过程中能量之间的转化关系.
| A. | 14 m/s,方向为北偏西45° | B. | 14 m/s,方向为南偏西45° | ||
| C. | 10 m/s,方向为正北 | D. | 10 m/s,方向为正南 |
| A. | 回路电流I1:I2=1:2 | B. | 产生的热量Q1:Q2=1:4 | ||
| C. | 通过任一截面的电荷量q1:q2=1:1 | D. | 外力的功率P1:P2=1:2 |
| A. | 物块达到的最大速度是$\frac{mgR}{{{{({BL})}^2}}}$ | |
| B. | 通过电阻R的电荷量是$\frac{{2B{m^2}gRL}}{{{{({BL})}^4}}}$ | |
| C. | 电阻R放出的热量等于物块m重力势能的减少量 | |
| D. | 滑杆MN产生的最大感应电动势为$\frac{mgR}{BL}$ |
| A. | 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 | |
| B. | 在玻璃砖中,a光的速度小于b光的速度 | |
| C. | a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长 | |
| D. | 以同一入射角从某介质射入空气,若a光恰发生全反射,则b光一定能发生全反射 |
| A. | 接通时 L1先达到最亮,断开时 L1后灭 | |
| B. | 接通时 L2先达到最亮,断开时 L2后灭 | |
| C. | 接通时 L1先达到最亮,断开时 L1先灭 | |
| D. | 接通时 L2先达到最亮,断开时 L2先灭 |
| A. | 传感器是将非电学量转化为电学量的装置 | |
| B. | 压力传感器是将力学量转化为电学量的装置 | |
| C. | 光敏电阻在有光照射时,电阻会变大 | |
| D. | 传感器广泛应用于信息采集系统 |