题目内容
(1)杆的速度的最大值;
(2)通过电阻R上的电量;
(3)电阻R上的发热量.
分析:(1)杆在恒力F作用下从静止开始沿导轨运动,先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动,速度达到最大,此时,拉力与摩擦力、安培力平衡,由平衡条件和安培力公式求解最大速度.
(2)根据电量公式Q=
求解通过电阻R上的电量.△Φ是回路磁通量的变化量,等于BLd.
(3)根据功能关系和焦耳定律求解电阻R上的发热量.
(2)根据电量公式Q=
| △Φ |
| R+r |
(3)根据功能关系和焦耳定律求解电阻R上的发热量.
解答:解:(1)设杆的速度的最大值为V,电路中的最大感应电动势为 E=BLv ①
对应的电流为 I=
②
杆的速度最大时,杆处于平衡状态,则有 F=μng+BIL ③
联立①②③解得 v=
④
(2)通过电阻R上的电量为 Q=
△t,
=
,
=
联立得 Q=
=
(3)由能量守恒定律.电路中总发热量为 Q总=Fd-μmgd-
mv2⑤
导体棒与电阻R串联,电流相等,由焦耳定律得:电阻R上的发热量为 Q=
Q总 ⑥
由④⑤⑥有 Q=
(Fd-μmgd-
)
答:
(1)杆的速度的最大值为
;
(2)通过电阻R上的电量为
;
(3)电阻R上的发热量为
(Fd-μmgd-
).
对应的电流为 I=
| BLv |
| R+r |
杆的速度最大时,杆处于平衡状态,则有 F=μng+BIL ③
联立①②③解得 v=
| (F-μmg)(R+r) |
| B2L2 |
(2)通过电阻R上的电量为 Q=
. |
| I |
. |
| I |
| ||
| R+r |
. |
| E |
| △Φ |
| △t |
联立得 Q=
| △Φ |
| R+r |
| BLd |
| R+r |
(3)由能量守恒定律.电路中总发热量为 Q总=Fd-μmgd-
| 1 |
| 2 |
导体棒与电阻R串联,电流相等,由焦耳定律得:电阻R上的发热量为 Q=
| R |
| R+r |
由④⑤⑥有 Q=
| R |
| R+r |
| m(F-μmg)2(R+r)2 |
| 2B4L4 |
答:
(1)杆的速度的最大值为
| (F-μmg)(R+r) |
| B2L2 |
(2)通过电阻R上的电量为
| BLd |
| R+r |
(3)电阻R上的发热量为
| R |
| R+r |
| m(F-μmg)2(R+r)2 |
| 2B4L4 |
点评:本题杆的最大速度常称为收尾速度,安培力是分析杆运动过程的关键,对于电量的计算公式Q=n
要学会推导.
| △Φ |
| R+r |
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