(18分)如图所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L=1m,导轨底端接有阻值为0.5W的电阻R,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中,磁
◎ 题目
(18分)如图所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L=1m,导轨底端接有阻值为0.5W的电阻R,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度B=1T。现有一质量为m=0.2 kg、电阻为0.5W的金属棒用细绳通过光滑滑轮与质量为M=0.5 kg的物体相连,细绳与导轨平面平行。将金属棒与M由静止释放,棒沿导轨运动了2 m后开始做匀速运动。运动过程中,棒与导轨始终保持垂直接触。(取重力加速度g=10m/s2)求: (1)金属棒匀速运动时的速度; (2)棒从释放到开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的焦耳热; (3)若保持某一大小的磁感应强度B1不变,取不同质量M的物块拉动金属棒,测出金属棒相应的做匀速运动的v值,得到实验图像如图所示,请根据图中的数据计算出此时的B1; 改变磁感应强度的大小为B2,B2=2B1,其他条件不变,请在坐标图上画出相应的v—M图线,并请说明图线与M轴的交点的物理意义。 |
◎ 答案
4 m/s 1.2 J 0.54 T m sinθ |
◎ 解析
(1)金属棒受力平衡,所以 Mg=mg sin θ+ (1) (2分) 所求速度为:v==4 m/s (2) (2分) (2)对系统由能量守恒有: Mgs="mgs" sin θ+2Q+(M+m)v2 (3) (3分) 所求热量为: Q=(Mgs-mgs sin θ)/2-(M+m)v2/4=1.2 J (4) (2分) (3)由上(2)式变换成速度与质量的函数关系为: v==M- (5) (2分) 再由图象可得:=,B1=0.54 T (2分) (4) 由上(5)式的函数关系可知,当B2=2B1时,图线的斜率减小为原来的1/4。(画出图线3分) 与M轴的交点不变,与M轴的交点为M="m" sinθ。 (2分) |
◎ 知识点
专家分析,试题“(18分)如图所示,两根与水平面成θ=30°角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L=1m,导轨底端接有阻值为0.5W的电阻R,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中,磁…”主要考查了你对 【电磁感应现象的综合应用】 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
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