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电磁感应现象中的切割类问题
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如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1m,左侧接一阻值为R=0.3Ω的电阻,区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,磁
网友投稿 2023-04-19 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为
L
=1 m,左侧接一阻值为
R
=0.3 Ω的电阻,区域
efgh
内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感应强度为
B
=0.5 T,磁场的宽度为
d
=1 m;一质量为
m
=1 kg、电阻为
r
=0.2 Ω的金属棒
MN
置于导轨上,与导轨垂
直且接触良好,受到
F
=0.5
v
+0.4(N)(
v
为金属棒的运动速度)的水平力作用,从磁场的左边界
ef
由静止开始运动,测得电阻两端电压随时间均匀增大.
(1)若撤去水平力后棒的速度
v
随位移
s
的变化规律满足
v
=
v
-
s
,且棒在运动到
gh
处恰好静止,则水平力
F
作用的时间
t
为多少?
(2)若在棒未出磁场区域时撤去水平力
F
,画出棒在整个运动过程中速度
v
随位移
s
变化的各种可能的图线.
◎ 答案
解:(1)金属棒运动产生电动势:
E
=
BLv
棒和电阻
R
构成的回
路中的电流:
I
=
电阻
R
两端的电压:
U
=
IR
解得电压
U
=
题设
U
随时间均匀增大,所以
v
也随时间均匀增大,棒先做匀加速运动:
s
1
=
at
2
v
1
=
at
棒受力
F
=0.5
v
+0.4和安培阻力
F
A
=
BIL
,由牛顿第二定律得:(0.5
v
+0.4)-
BIL
=
ma
又
I
=
所以0.5
v
1
+0.4-
=
ma
撤去外力后棒做减速运动,由题设
v
=
v
0
-
s
得:0=
v
1
-
s
2
全程运动:
s
1
+
s
2
=
d
将已知条件代入以上方程解得:0.2
t
2
+0.8
t
-1=0
解得力
F
作用的时间
t
=1 s
(2)可能图线如下:
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图所示,光滑的平行金属导轨水平放置,电阻不计,导轨间距为L=1m,左侧接一阻值为R=0.3Ω的电阻,区域efgh内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,磁…”主要考查了你对 【电磁感应现象中的切割类问题】 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。
http://www.00-edu.com/html/202304/453189.html
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