如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=30°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T.質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿a b,測得最大速度為vm.改變電阻箱的阻值R,得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示.已知軌距為L=2m,重力加速度g取l0m/s2,軌道足夠長且電阻不計.

(1)當(dāng)R=0時,求桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小及桿中的電流方向;
(2)求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r;
(3)當(dāng)R=4Ω時,求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W.
【答案】分析:(1)ab桿勻速下滑時速度最大,當(dāng)R=0時,由乙圖讀出最大速度,由E=BLv求出感應(yīng)電動勢,由右手定則判斷感應(yīng)電流的方向;
(2)根據(jù)E=BLv、及平衡條件,推導(dǎo)出桿的最大速度v與R的表達(dá)式,結(jié)合圖象的意義,求解桿的質(zhì)量m和阻值r;
(3)當(dāng)R=4Ω時,讀出最大速度.由E=BLv和功率公式得到回路中瞬時電功率的變化量,再根據(jù)動能定理求解合外力對桿做的功W.
解答:解:(1)由圖可知,當(dāng)R=0 時,桿最終以v=2m/s勻速運(yùn)動,產(chǎn)生電動勢 E=BLv=0.5×2×2V=2V 
由右手定則判斷得知,桿中電流方向從b→a 
(2)設(shè)最大速度為v,桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=BLv
由閉合電路的歐姆定律:
桿達(dá)到最大速度時滿足 mgsinθ-BIL=0
解得:v=
由圖象可知:斜率為,縱截距為v=2m/s,
得到:=v
=k   
解得:m=0.2kg,r=2Ω     
(3)由題意:E=BLv,
得  ,則
由動能定理得
W=
聯(lián)立得
代入解得 W=0.6J 
答:(1)當(dāng)R=0時,桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小是2V,桿中的電流方向從b→a;
(2)金屬桿的質(zhì)量m是0.2kg,阻值r是2Ω;
(3)當(dāng)R=4Ω時,回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W是0.6J.
點評:電磁感應(yīng)問題經(jīng)常與電路、受力分析、功能關(guān)系等知識相結(jié)合,是高中知識的重點,該題中難點是第三問,關(guān)鍵是根據(jù)物理規(guī)律寫出兩坐標(biāo)物理量之間的函數(shù)關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ=30°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T.質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r.現(xiàn)從靜止釋放桿a b,測得最大速度為vm.改變電阻箱的阻值R,得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示.已知軌距為L=2m,重力加速度g取l0m/s2,軌道足夠長且電阻不計.
精英家教網(wǎng)
(1)當(dāng)R=0時,求桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小及桿中的電流方向;
(2)求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r;
(3)當(dāng)R=4Ω時,求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2015屆浙江省高二上學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

(10分)如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ = 30°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 0.5T。質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r,F(xiàn)從靜止釋放桿a b,測得最大速度為vm。改變電阻箱的阻值R,得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌距為L = 2m,重力加速度g取l0m/s2,軌道足夠長且電阻不計。

(1)當(dāng)R = 0時,求桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小及桿中的電流方向;

(2)求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r;

(3)當(dāng)R = 4Ω時,求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W。

 

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年福建省協(xié)作校高三6月內(nèi)部模擬物理試卷(解析版) 題型:計算題

(19分)如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ = 30°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 0.5T。質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r,F(xiàn)從靜止釋放桿a b,測得最大速度為vm。改變電阻箱的阻值R,得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示。已知軌距為L = 2m,重力加速度g取l0m/s2,軌道足夠長且電阻不計。

⑴ 當(dāng)R = 0時,求桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小及桿中的電流方向;

⑵ 求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r;

⑶ 當(dāng)R = 4Ω時,求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W。

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲,MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成θ = 30°角固定,M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 0.5T。質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上,其接入電路的電阻值為r,F(xiàn)從靜止釋放桿a b,測得最大速度為vm。改變電阻箱的阻值R,得到vmR的關(guān)系如圖乙所示。已知軌距為L = 2m,重力加速度g取l0m/s2,軌道足夠長且電阻不計。

⑴ 當(dāng)R = 0時,求桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動勢E的大小及桿中的電流方向;

⑵ 求金屬桿的質(zhì)量m和阻值r;

⑶ 當(dāng)R = 4Ω時,求回路瞬時電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W。

             

甲                                      乙

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案