在雷电现象中,打雷是_________能转化为_________能;闪电是__________能转化为__________能。

◎ 题目

如图所示,MN与PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨,质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上,匀强磁场的磁感线垂直于导轨平面,导轨左端接阻值R=2Ω的电阻,理想电压表并接在R两端,导轨电阻不计。t=0时刻ab受水平拉力F的作用后由静止开始向右做匀加速运动,ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.2。第4s末,ab杆的速度为v=1m/s,电压表示数U=0.4V。取重力加速度g=10m/s2
(1)在第4s末,ab杆产生的感应电动势和受到的安培力各为多大?
(2)若第4s末以后,ab杆做匀速运动,则在匀速运动阶段的拉力为多大?整个过程拉力的最大值为多大?
(3)若第4s末以后,拉力的功率保持不变,ab杆能达到的最大速度为多大?
(4)在虚线框内的坐标上画出上述(2)、(3)两问中两种情形下拉力F随时间t变化的大致图线(要求画出0-6s的图线,并标出纵坐标数值)。

◎ 答案

解:(1)4s末的感应电流:I==0.2A
由E=BLv得BL==0.5Tm
4s末ab受的安培力:F=BIL=0.1N
(2)匀速阶段,ab受力平衡:拉力F=μmg+F=0.5N
加速过程达第4s末时拉力最大,Fmax=μmg+F+m△v/△t=0.55N
(3)若第4s末开始,拉力的功率不变,此时P=Fmaxv=0.55W
设ab的最大速度为vm,此时的拉力为F',则P=F'vm=(μmg+)vm
代入数据得:vm=1.08m/s
(4)上述两种情况拉力F随时间t变化大致图线
在(3)情形中最终拉力为F'=P/vm=0.51N

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

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