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如圖所示,在兩條足夠長的平行光滑水平導軌上,有一根垂直導軌放置的導體桿ab,電阻 r=2Ω,與導軌接觸良好.導軌間的勻強磁場方向垂直紙面向內.已知R1=4Ω,R2=5Ω,電壓表的量程為0~3V,電流表的量程為0~0.6A,導軌的電阻不計.現(xiàn)將滑動變阻器R調到20Ω,然后用垂直于桿ab且水平向右的恒定拉力F使桿沿著導軌向右移動,達到最大速度v=3m/s后,兩表中有一只表的示數(shù)恰好達到滿量程,另一表又能安全使用.
(1)通過計算試判斷哪只表的示數(shù)恰好達到滿量程,并求兩電表的示數(shù)的大小?
(2)求拉力F的大小?
分析:(1)可以使用假設法,假設其中的一個先達到最大值,利用部分電路的歐姆定律計算出另一個的數(shù)據(jù),進行判定;
(2)由閉合電路歐姆定律求出導體棒是的電動勢,再代人安培力的計算公式即可算出拉力的大。
解答:解:(1)并聯(lián)部分電阻R=
RR2
R+R2
=
20×5
20+5
Ω=4Ω

若電壓表恰好滿量程,則并聯(lián)電路電壓U=3V 
此時I=
U
R
=
3
4
A=0.75A>0.6A

所以恰好滿量程的不是電壓表,而是電流表   
所以:I=0.6A,并聯(lián)電路電壓U=IR=0.6×4V=2.4V   
(2)桿ab先做加速度減小的加速運動,達到最大速度后做勻速運動,設此時感應電動勢為E,由閉合電路歐姆定律有:
E=I(R+R1+r)=0.6×(4+4+2)V=6V   
又E=BLv       ①
F=F=ILB   ②
由①②式,有:F=
IE
v
=
0.6×6
3
N=1.2N

答:(1)電流表的示數(shù)恰好達到滿量程,I=0.6A,電壓U=2.4V;
(2)拉力F的大小是1.2V.
點評:本題是電磁感應與電路、磁場、力學等等知識的綜合,涉及的知識較多,綜合性較強,分析安培力和能量如何變化是關鍵.
練習冊系列答案
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(2012?臺州二模)如圖所示,有兩條細束平行單色光a、b射向空氣中橫截面為矩形的玻璃磚的下表面,已知玻璃磚足夠寬.若發(fā)現(xiàn)玻璃磚的上表面只有一束光射出,則下列說法中正確的是(  )

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形的玻璃磚的下表面,已知玻璃磚足夠寬.若發(fā)現(xiàn)玻璃磚的上表面

只有一束光射出,則下列說法中正確的是

       A.其中有束一單色光在玻璃磚的上表面發(fā)生了全反射

       B.在玻璃中單色光a的傳播速率大于單色光b的傳播速率

       C.若光束a恰好能使某未知金屬發(fā)生光電效應,則b也能

       D.減小光束與玻璃磚下表面的夾角θ,上表面會有兩束平行單色光射出

 

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(1)通過計算試判斷哪只表的示數(shù)恰好達到滿量程,并求兩電表的示數(shù)的大。
(2)求拉力F的大?

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A.其中有束一單色光在玻璃磚的上表面發(fā)生了全反射
B.在玻璃中單色光a的傳播速率大于單色光b的傳播速率
C.若光束a恰好能使某未知金屬發(fā)生光電效應,則b也能
D.減小光束與玻璃磚下表面的夾角θ,上表面會有兩束平行單色光射出

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