如图所示,一矩形金属框架与水平面成θ=37°角,宽L=0.4m,上、下两端各有一个电阻R0=2Ω,框架其它部分的电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场,

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一矩形金属框架与水平面成θ=37°角,宽L=0.4m,上、下两端各有一个电阻R0=2Ω,框架其它部分的电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T.ab为金属杆,与框架良好接触,其质量m=0.1kg、电阻r=1.0Ω,杆与框架的动摩擦因数μ=0.5.杆ab由静止开始下滑,在速度达到最大的过程中,框架上端电阻R0中产生的热量Q0=0.5J.(sin37°=0.6,cos37°=0.8),取g=10m/s2.求:
(1)流过R0的最大电流
(2)从开始到速度达到最大的过程中,ab杆沿斜面下滑的距离
(3)在1s时间内通过杆ab横截面的最大电量.
魔方格

◎ 答案

(1)当导体棒做匀速运动时,速度最大,感应电流最大,则有
   BImL+μmgcosθ=mgsinθ 
得,通过ab棒的最大电流为 Im=
(sinθ-μcosθ)mg
BL
=
(0.6-0.5×0.8)
1.0×0.4
A=0.5A

流过R0的最大电流为I0=
1
2
Im=0.25A                          
(2)据题意,Q0=0.5 J,由Q=I2Rt得知电路中产生的总热量为 Q=4Qo=2 J  
感应电动势为 ε=IR=0.5×2V=1.0V  
此时杆的速度为  vm=
ε
BL
=
1.0
1.0×0.4
m/s=2.5m/s

由动能定理得  mgSsinθ-μmgScosθ-Q=
1
2
m
v2m
-o

求得杆下滑的路程S=
m
v2m
+2Q
2mg(sinθ-μcosθ)
=
0.1×2.52+2×2
2×0.1×10(0.6-0.5×0.8)
m=11.56m

(3)通过ab杆的最大电量
qm=Imt=0.5×1C=0.5C    
答:
(1)流过R0的最大电流为0.25A.
(2)从开始到速度达到最大的过程中,ab杆沿斜面下滑的距离是11.56m
(3)在1s时间内通过杆ab横截面的最大电量是0.5C.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一矩形金属框架与水平面成θ=37°角,宽L=0.4m,上、下两端各有一个电阻R0=2Ω,框架其它部分的电阻不计,框架足够长,垂直于金属框平面的方向有一向上的匀强磁场,…”主要考查了你对  【动能定理】,【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【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。

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐