题目内容
10.(1)导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中通过杆的电荷量.
(2)导体杆下降h高度时所受拉力F的大小及导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中拉力所做的功.
分析 (1)根据法拉第电磁感应定律列式求解平均感应电动势,根据欧姆定律求解平均电流,根据电流的定义求解电量;
(2)根据运动学公式求解末速度,受力分析后根据牛顿第二定律列式求解拉力,根据功能关系列式求解拉力的功.
解答 解:(1)下降h过程中,平均感应电动势为:
$\overline{E}$=$\frac{△Φ}{△t}$
电流:
$\overline{I}$=$\frac{\overline{E}}{R}$
故电量:
q=$\overline{I}•△t$=$\frac{△Φ}{R}$=$\frac{BLh}{R}$
(2)根据速度位移公式,下降h时的速度:
v=$\sqrt{2ah}$=$\sqrt{3gh}$
安培力:
FA=BIL
感应电流:
I=$\frac{BLv}{R}$
故FA=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$
根据牛顿第二定律,有:
F+mg-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$=ma
其中:a=1.5g
解得:
F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}\sqrt{3gh}}{R}$+$\frac{1}{2}$mg
下降h时的过程中,克服安培力做功等于产生的电能,电能转化为系统内能,故根据功能关系,有:
WF+mgh-Q=$\frac{1}{2}$mv2
解得:
WF=$\frac{1}{2}$mgh+Q
即下降h时时拉力为$\frac{{B}^{2}{L}^{2}\sqrt{3gh}}{R}$+$\frac{1}{2}$mg,该过程拉力的功为$\frac{1}{2}$mgh+Q.
答:(1)导体杆自开始向下运动到下降h高度的过程中通过杆的电荷量为$\frac{BLh}{R}$;
(2)下降h时时拉力为$\frac{{B}^{2}{L}^{2}\sqrt{3gh}}{R}$+$\frac{1}{2}$mg,该过程拉力的功为$\frac{1}{2}$mgh+Q.
点评 本题关键是明确杆的受力情况、运动情况、能量转化情况,根据牛顿第二定律、运动学公式、功能关系和安培力公式列式求解,不难.
| A. | 速度和加速度一直减小 | |
| B. | 速度先增大后减小,加速度一直减小 | |
| C. | 速度先增大后减小,加速度先减小后增大 | |
| D. | 速度一直减小,加速度先减小后增大 |
| A. | 匀速直线运动的速矢端迹是一个点 | B. | 匀加速直线运动的速矢端迹是射线 | ||
| C. | 平抛运动的速矢端迹是抛物线 | D. | 匀速圆周运动的速矢端迹是圆 |
| A. | c点的合场强方向一定沿连线方向指向左侧 | |
| B. | 若将正检验电荷q从a移向b,它的电势能将增加 | |
| C. | 若将正检验电荷q放于b点,它所受电场力和具有的电势能一定均为零 | |
| D. | 两固定点电荷的电量关系一定是Q1<Q2 |