精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

(12分)如图所示,在与水平面成θ角的矩形框范围内有垂直于框架的匀强磁场,磁感应强度为B,框架的ad边和bc边电阻不计,而ab边和cd边电阻均为R,长度均为L,有一质量为m、电阻为2R的金棒MN,无摩擦地冲上框架,上升最大高度为h,在此过程中ab边产生的热量为Q,求在金属棒运动过程中整个电路的最大热功率Pmax

棒MN沿框架向上运动产生感应电动势,相当于电源;ab和cd相当于两个外电阻并联。根据题意可知,ab和cd中的电流相同,MN中的电流是ab中电流的2倍。由焦耳定律知,当ab边产生的热量为Q时,cd边产生的热量也为Q,MN产生的热量则为8Q。金属棒MN沿框架向上运动过程中,能量转化情况是:MN的动能转化为MN的势能和电流通过MN、ab、cd时产生的热量。

设MN的初速度为,由能量守恒得,即

而MN在以速度v上滑时,产生的瞬时感应电动势

所以,整个电路的瞬时热功率为

可见,当MN的运动速度v为最大速度时,整个电路的瞬时热功率P为最大值,即

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(满分12分)如图所示,宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上,框架的上端接有一特殊的电子元件,如果将其作用等效成一个电阻,则其阻值与其两端所加的电压成正比,即等效电阻,式中k为恒量。框架上有一质量为m的金属棒水平放置,金属棒与光滑框架接触良好,离地高为h,磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放,棒沿框架向下运动。其它电阻不计,问:

(1)金属棒运动过程中,流过棒的电流多大?方向如何?

(2)金属棒经过多长时间落到地面?

(3)金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能多大?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2009~2010学年ZDB三校高二第二学期期中考试物理 题型:计算题

(满分12分)如图所示,宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上,框架的上端接有一特殊的电子元件,如果将其作用等效成一个电阻,则其阻值与其两端所加的电压成正比,即等效电阻,式中k为恒量。框架上有一质量为m的金属棒水平放置,金属棒与光滑框架接触良好,离地高为h,磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直。将金属棒由静止释放,棒沿框架向下运动。其它电阻不计,问:
(1)金属棒运动过程中,流过棒的电流多大?方向如何?
(2)金属棒经过多长时间落到地面?
(3)金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2013届湖南省浏阳市高二下学期期末考试理科物理试卷(解析版) 题型:计算题

 (12分)如图所示,质量为m=108 kg的带电粒子以v0=2 m/s的速度从水平放置的平行金属板AB中央飞入电场,已知板长L=20 cm,板间距离d=4 cm,当AB间加电压UAB=103 V时,带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时A板电势高).求:

(1)带电粒子的电性和所带电荷量;

(2)AB间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出?

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2014届重庆市高二第一次月考物理试卷(解析版) 题型:计算题

12分)如图所示,abcd是一个正方形盒子.cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场.一个质量为m带电粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内,并恰好从e处的小孔射出.求:

⑴该带电粒子从e孔射出时的速度大小.

⑵该过程中电场力对该带电粒子做的功.

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:2013届广东省广州市高二上学期期中考试物理卷 题型:选择题

(本题12分)如图所示电路,,S断开时,电压表示数为16V,S闭合时,电压表示数为10V,若电压表可视为理想的,则电源电动势和内电阻为多少?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

查看答案和解析>>

同步练习册答案