分析 (1)当电阻R上消耗的功率为$\frac{P}{4}$时,金属杆所受安培力提供加速度,根据安培力公式,功率关系以及牛顿第二定律可求解加速度.
(2)根据匀速运动拉力功率和电功率相等关系,可求解速度,再根据能量守恒定律可求解电阻R上产生的焦耳热.
解答 解析:(1)撤去F之前,属杆在垂直于杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时设通过电阻R的电流为I,由平衡则金属杆受到的安培力为:
F安=BIL=F.
撤去F之后,由功率公式P=I2R知,当电阻R上消耗的电功率为$\frac{P}{4}$时,通过R的电流为:I'=$\frac{I}{2}$,
金属杆受到的安培力为:F’安=BI'L=$\frac{F}{2}$,方向水平向左,
由牛顿第二定律得:F′安=ma,
可解得金属杆的加速度大小为:$a=\frac{F}{2m}$,方向水平向左.
(2)撤去F后,金属杆在与速度方向相反的安培力作用下,做减速运动直到停下.设匀速运动时金属杆的速度为v,拉力与电路电热功率相等则有:
I2(R+r)=Fv,
又P=I2R,
解得:$v=\frac{P(R+r)}{RF}$
由能量守恒可得,撤去F后,整个电路产生的热量为:$Q=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{m{P}^{2}(r+R)^{2}}{2{R}^{2}{F}^{2}}$
则电阻R上产生的焦耳热为:$Q′=\frac{R}{R+r}Q=\frac{m{P}^{2}(R+r)}{2{F}^{2}R}$
答:(1)当电阻R上消耗的功率为$\frac{P}{4}$时,金属杆的加速度大小为$a=\frac{F}{2m}$,方向水平向左.
(2)电阻R上产生的焦耳热为 $Q′=\frac{R}{R+r}Q=\frac{m{P}^{2}(R+r)}{2{F}^{2}R}$.
点评 导体棒切割磁感线匀速运动时,拉力与安培力平衡,两个力功率相等,安培力功率等于电功率;导体棒与电阻串联通过的电流相等,则产生的焦耳热与电阻成正比.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 小球在任何两位置随杆在水平面内做匀速圆周运动的加速度大小都相等 | |
B. | 杆的转速越大,小球随杆做水平面内匀速圆周运动的位置越高 | |
C. | 小球在某一位置随杆在水平面内匀速转动,只要受到微小的扰动,就会远离该位置 | |
D. | 小球在某一位置随杆在水平面内匀速转动,若杆转速突然增大,由于杆对球弹力垂直于杆,杆不会对小球做功 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:实验题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | EA>EB | B. | EA<EB | C. | EA=EB | D. | 无法确定 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 穿过线圈PQM中的磁通量大小为φ=0.96BR2 | |
B. | 若磁场方向不变,只改变磁感应强度B的大小,且B=B0+kt(k为常数,k>0),则此时线圈中产生的感应电流大小为I=$\frac{0.96k{R}^{2}}{r}$ | |
C. | 保持P、M两点位置不变,将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中,线圈中不会产生焦耳热 | |
D. | 保持P、M两点位置不变,将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中,线圈中感应电流的方向先沿顺时针方向,后沿逆时针方向 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 等于2p | B. | 小于2p | C. | 大于2p | D. | 等于$\frac{P}{2}$ |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 7 N、8N、12 N | B. | 3 N、5 N、1 N | C. | 4 N、7 N、18 N | D. | 3 N、4 N、9 N |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com