分析 (1)外電路是:ad、dc、cb三邊電阻串聯(lián)后再與ab邊電阻并聯(lián)構(gòu)成,豎直方向上ab邊與cd邊所受安培力均向上,根據(jù)受力平衡列方程即可求解,注意并聯(lián)電路中電流與電阻關(guān)系.
(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電源的電動勢,根據(jù)E=BLv,即可求出導(dǎo)體棒的速度.
(3)摩擦力是恒力,可以直接用功的定義式求解.
(4)根據(jù)平衡條件,外力F等于安培力和摩擦力之和,求出F,用P=Fv求解.
解答 解:(1)設(shè)通過正方形金屬框的總電流為I,ab邊的電流為Iab,dc邊的電流為Idc,有:
Iab=34I
Icd=14I
金屬框受重力和安培力,處于靜止狀態(tài),有:mg=B2IabL2+B2IdcL2
聯(lián)立三式解得:Iab=3mg4B2L2
故通過ab邊的電流Iab是:Iab=3mg4B2L2
代入數(shù)據(jù),解得:Iab=3×0.2×104×1×0.2=7.5A.
(2)由(1)可得:I=mgB2L2
設(shè)導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E,有:E=B1L1v
設(shè)ad、dc、cb三邊電阻串聯(lián)后與ab邊電阻并聯(lián)的總電阻為R,則:R=34r
R與ef串聯(lián)的總電阻R總=34r+r=74r
ef由于運動切割磁感線而產(chǎn)生的電動勢E=B1L1v
根據(jù)閉合電路歐姆定律,有:I=ER總
聯(lián)立以上各式:mgB2L2=B1L1v7r4
則有:v=7mgr4B1B2L1L2;
代入數(shù)據(jù),解得:v=50m/s.
故導(dǎo)體桿ef的運動速度50m/s.
(3)摩擦力為恒力,可以用功的定義式求解:
Wf=μMgs=μMgvt=7μMmg2r4B1B2L1L2t;
代入數(shù)據(jù),解得:Wf=15J
(4)ef棒在水平方向上受到外力F、安培力、摩擦力,根據(jù)平衡條件可知
F=FA+μMg
因為FA=B1IL1=B1L1mgB2L2
所以外力F的功率為:
P外=Fv=(FA+μMg)v=7m2g2r4B22L22+7μMmg2r4B1B2L1L2;
代入數(shù)據(jù),解得:P外=190W
答:(1)通過ab邊的電流Iab為7.5A;
(2)導(dǎo)體桿ef做勻速直線運動的速度為50m/s;
(3)t=1s時間內(nèi),導(dǎo)體桿ef向左移動時克服摩擦力所做的功15J;
(4)外力做功的功率為190W.
點評 本題易錯點為不能正確分析外電路的串并聯(lián)情況,從而不能正確分析安培力大小最后導(dǎo)致錯誤.對于電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合問題一定分析整個電路的組成情況,然后根據(jù)閉合電路的歐姆定律求解.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 計算一高速列車通過一座鐵路橋的時間 | |
B. | 研究繞月球運動的嫦娥二號衛(wèi)星的運行軌跡 | |
C. | 體操運動員在單杠比賽中 | |
D. | 表演精彩芭蕾舞的演員 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 前兩秒加速度為5 m/s2 | B. | 4 s末物體回到出發(fā)點 | ||
C. | 6 s末物體距出發(fā)點最遠 | D. | 8 s末物體距出發(fā)點最遠 |
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 發(fā)生的位移相等 | |
B. | 通過C點的速度相等 | |
C. | 電勢能減少量均為√32EqL | |
D. | 從A運動到C過程中動能變化量不相等 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 在線圈進入磁場過程與穿出磁場過程中,感應(yīng)電流的方向都沿abcda方向 | |
B. | 在線圈穿過磁場區(qū)域的過程中,線圈始終受到水平向左的安培力 | |
C. | 在線圈進入磁場過程中,線圈所受靜摩擦力的功率為B2L2v2R | |
D. | 在線圈穿過磁場區(qū)域的過程中,電動機多消耗的電能為2B2L3vR |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 3BωL2 | B. | 4BωL2 | C. | 7.5BωL2 | D. | 8BωL2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | EA<EC | B. | EB>ED | C. | EC<ED | D. | ED<EA |
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