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水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值R的电阻连接,导轨上放一质量为m的金属杆(见图甲),导轨的电阻忽略不计,匀强磁场方向竖直向下

网友投稿  2023-04-19 00:00:00  零零社区

◎ 题目

水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值R的电阻连接,导轨上放一质量为m的金属杆(见图甲),导轨的电阻忽略不计,匀强磁场方向竖直向下,用与平轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,金属杆从静止开始运动,电压表的读数发生变化,但最终将会保持某一数值U恒定不变;当作用在金属杆上的拉力变为另一个恒定值时,电压表的读数最终相应地会保持另一个恒定值不变,U与F的关系如图乙。若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5 Ω,金属杆的电阻r=0.5 Ω。(重力加速度g=10m/s2)求:
(1)磁感应强度B;
(2)当F=2.5N时,金属杆最终匀速运动的速度;
(3)在上述(2)情况中,当金属杆匀速运动时,撤去拉力F,此后电阻R上总共产生的热量。

◎ 答案

解:(1)由部分电路欧姆定律 ①
金属杆所受安培力F=BIL ②
由于金属杆匀速运动F=F ③
从U-F图象中取一点F=8N    U=8V ④
由①②③④式解得B=1T  
(2)当F=2.5N时,由图象可得U=2.5V ⑤
据闭合电路欧姆定律得 ⑥
金属杆产生的感应电动势E=BLv ⑦
由⑤⑥⑦式解得:  
(3)撤去拉力后,金属杆做减速运动,最终静止
由能量转化守恒定律知电路中产生总的热量 ⑧
电阻R产生的总热量 ⑨
由⑧⑨式解得QR=12.5J

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值R的电阻连接,导轨上放一质量为m的金属杆(见图甲),导轨的电阻忽略不计,匀强磁场方向竖直向下…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的磁变类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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