题目内容
15.(1)金属棒在磁场中运动的速度大小;
(2)在金属棒下滑的整个过程中棒上 产生的焦耳热;
(3)t=O时的磁感应强度B0.
分析 (1)由于小灯泡的亮度没有发生变化,说明金属棒进入磁场后做匀速运动,根据平衡条件和法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式结合求解.
(2)金属棒在磁场外做匀加速直线运动,由牛顿第二定律和速度公式求出运动的时间,再由焦耳定律求解焦耳热.
(3)根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解磁感应强度B0.
解答 解:(1)小灯泡的亮度不变,则金属棒进入磁场后做匀速运动,则有:
mgsin θ=BIL
得:I=$\frac{mgsinθ}{BL}$=0.5A
感应电动势为:E=BLv=I(R+r)
联立可得金属棒在磁场中运动的速度大小为:v=5m/s
(2)在磁场外金属棒做匀加速运动,加速度为:a=gsinθ=5m/s2;
运动时间为:t1=$\frac{v}{a}$=1s
在磁场中运动时间为:t2=$\frac{d}{v}$=0.6s
故棒上产生的焦耳热为:Q=I2r(t1+t2)=0.8J
(3)由闭合电路欧姆定律得:E=I(R+r)=5V
由法拉第电磁感应定律得:E=$\frac{△Φ}{△t}$=$\frac{Ld({B}_{0}-B)}{{t}_{x}}$
由上知:tx=t1=1s
联立可得:B0=$\frac{4}{3}$T
答:(1)金属棒在磁场中运动的速度大小是5m/s;
(2)在金属棒下滑的整个过程中棒上产生的焦耳热是0.8J;
(3)t=O时的磁感应强度B0是$\frac{4}{3}$T.
点评 对于复杂的电磁感应问题,关键通过审题找到突破口,本题关键抓住灯泡的亮度不变,正确判断棒的运动情况,从力和能两个角度进行研究.力的角度关键要会推导安培力与速度的关系,能的角度关键分析能量是怎样转化的.
练习册系列答案
相关题目
5.
如图所示的电路中,U=120V,滑动变阻器R2的最大值为200Ω,R1=100Ω.当滑片P滑至R2的中点时,a、b两端的电压为( )
| A. | 40 V | B. | 60 V | C. | 80 V | D. | 120 V |
6.
如图所示,轻质弹簧上端固定,下端悬挂一根条形磁铁,在磁铁正下方不远处的水平面上放一个电阻为R的闭合线圈,将磁铁缓慢托起至弹簧恢复原长时无初速释放,在磁铁上下振动的过程中,线圈始终保持静止,不计空气阻力,则( )
| A. | 磁铁上下振动的过程中振幅不变 | B. | 磁铁做加速度不断减小的运动 | ||
| C. | 水平面对线圈的支持力保持不变 | D. | 线圈中的电流在某时刻可能为零 |
10.用国际单位制的基本单位表示静电力常量k的单位,符合要求的是( )
| A. | N•m2•C-2 | B. | N•m•A-2•S?2 | C. | kg•m3•A-2•s-4 | D. | kg•m3•C-2•s-2 |
20.图甲所示的电路中,电流表A1指针指满刻度,电流表A2的指针指满刻度的$\frac{2}{3}$处;图乙中,A2指针指满刻度,A1指针指满刻度的$\frac{1}{3}$处.已知A1的内阻为0.45Ω,则A2的电阻为( )

| A. | 0.1Ω | B. | 0.15Ω | C. | 0.3Ω | D. | 0.6Ω |
15.在物理课本的实验现象插图中,不能表明电流能产生磁场的是( )
| A. | 图中,导线通电后磁针发生偏转 | |
| B. | 图中,通电导线在磁场中受到力的作用 | |
| C. | 图中,当电流方向相同时,导线相互靠近 | |
| D. | 图中,当线圈通电时,小磁针N极垂直纸面向外 |