如图(甲)所示,两光滑导轨都由水平、倾斜两部分圆滑对接而成,相互平行放置,两导轨相距L=lm,倾斜导轨与水平面成θ=30°角,倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中
◎ 题目
如图(甲)所示,两光滑导轨都由水平、倾斜两部分圆滑对接而成,相互平行放置,两导轨相距L=lm ,倾斜导轨与水平面成θ=30°角,倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中,I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图(乙)所示,图中t1、t2未知。水平导轨足够长,其左端接有理想的灵敏电流计G和定值电阻R=3Ω,水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中,Ⅱ区中的磁场恒定不变,磁感应强度大小为B2=1T ,在t=0时刻,从斜轨上磁场I 区外某处垂直于导轨水平释放一金属棒ab,棒的质量m=0.1kg,电阻r=2Ω,棒下滑时与导轨保持良好接触,棒由斜轨滑向水平轨时无机械能损失,导轨的电阻不计。若棒在斜面上向下滑动的整个过程中,灵敏电流计G的示数大小保持不变,t2时刻进入水平轨道,立刻对棒施一平行于框架平面沿水平方向且与杆垂直的外力。(g取10m/s2)求: (1)磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d; (2)棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量; (3)若棒在t2时刻进入水平导轨后,电流计G的电流大小I随时间t变化的关系如图(丙)所示(I0未知),已知t2到t3的时间为0.5s,t3到t4的时间为1s,请在图(丁)中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图像。 |
◎ 答案
(1)d=0.625m(2)0.375J(3) |
◎ 解析
(1)电流表的示数不变,说明在整个下滑过程中回路的的电动势是不变的,说明在B变化时和不变时感应电动势大小一样,所以可以判断在t1时刻棒刚好进入磁场区域且做匀速直线运动。 mgsin-BIL=0, , E1=BLV, 代入数值得v=2.5m/s 没进入磁场以前做匀加速直线运动,加速度是 a=gsin300=5m/s2, v=at, t1=0.5s ,下滑的距离是s1=at2=0.625m,再没进入磁场以前,由于B均匀变化,所以E2=, 又E1=BLV E1= E2 , 41d=112.5, d="0.625m" (2)ab棒进入磁场以前,棒上产生的热量为 Q1=I2rt1=0.52×2×0.5J=0.25J 取ab棒在斜轨磁场中运动为研究过程, mgd sin-Q2=0 Q2="0.3125J." 此时,棒上产生的热量是Q2r==0.125J 则棒上产生的总热量是Qr= Q1+Q2r="0.375" J 或:Qr=I2R(t1+t2)=0.52×2×(0.5+0.25)J=0.375J (3)因为E=BLv,所以刚进水平轨道时时的电动势是E=2.5V, I0==0.5A 取t2时刻为零时刻,则根据图线可以写出I-t的方程式:I=0.5-tˊ,I=, 则v="2.5-5" tˊ,所以a1=5m/s2.有牛顿第二定律可得:F+BIL=ma1, F=tˊ 画在坐标系里。 由丙图可以同理得出棒运动的加速度大小是a2=2.5m/s2,依据牛顿定律得F-BIL=ma2 取t3时刻为零时刻,可以写出t3时刻后的I与时间的关系式,I="0.5" t ,代入上面的式子可以得到F=0.25+0.5t画在坐标系里。(图中图线作为参考) 本题考查电磁感应定律与牛顿定律、恒定电流、图像的结合问题,根据电流不变,可知到导体棒做匀速运动,由受力平衡求出电流和距离,电路中克服安培力做功等于产生的焦耳热,由焦耳定律求得电阻上的焦耳热分配,由力与加速度的关系画图像 |
◎ 知识点
专家分析,试题“如图(甲)所示,两光滑导轨都由水平、倾斜两部分圆滑对接而成,相互平行放置,两导轨相距L=lm,倾斜导轨与水平面成θ=30°角,倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中…”主要考查了你对 【带电粒子在复合场中的运动】 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
上一篇:如图甲所示,加速电场的加速电压为U0="50"V,在它的右侧有水平正对放置的平行金属板a、b构成的偏转电场,且此区间内还存在着垂直纸面方向的匀强磁场B0.已知金属板的板长L=
下一篇:在如图所示区域中,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为B,今有一质子以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,质子在磁场中运动一段时间以后从C点
零零教育社区:论坛热帖子
[家长教育] 妇产科专家告诉你:到底多大年龄,才算高龄产妇?不妨提前了解下 (2023-03-11) |
[高考] 2022 西安电子科技大学《软件工程》大作业答案 (2022-04-25) |
[家长教育] 孩子为什么会和父母感情疏离? (2019-07-14) |
[教师分享] 给远方姐姐的一封信 (2018-11-07) |
[教师分享] 伸缩门 (2018-11-07) |
[教师分享] 回家乡 (2018-11-07) |
[教师分享] 是风味也是人间 (2018-11-07) |
[教师分享] 一句格言的启示 (2018-11-07) |
[教师分享] 无规矩不成方圆 (2018-11-07) |
[教师分享] 第十届全国教育名家论坛有感(二) (2018-11-07) |