分析 (1)在有拉力F作用过程,cd棒上产生的焦耳热为Q=30J,根据焦耳定律和电阻之比,可求得ab棒上的产生热量Q′,根据功能关系和条件:vab:vcd=1:2列式,即可求得撤去F时,两棒的速度.在稳定运动时两棒产生的感应电动势相等,回路中感应电流为零,两棒都做匀速运动.撤去拉力F之后到最终稳定运动过程,运用动量定理,分别对两棒列式,即可求得两棒的最终速度vb,vc.
(2)根据能量守恒定律求解回路中产生的总焦耳热.再求ab棒中产生的总焦耳热Q.
解答 解:(1)由焦耳定律Q=I2Rt,I、t相等,Rab:Rcd=1:2,得两棒上产生的焦耳热之比 Qab:Qcd=1:2
可知ab棒上的生热为 Qab=$\frac{1}{2}$Qcd=$\frac{1}{2}$×30J=15J,
故Q=Qab+Qcd=45J
cd棒运动0.5m的过程中,由功能关系有:Fs=$\frac{1}{2}$mvab2+$\frac{1}{2}$mvcd2+Q
又F对cd做的功 W=Fs=250×0.5J=125J.
所以$\frac{1}{2}$mvab2+$\frac{1}{2}$mvcd2=80J
又vab:vcd=1:2,所以撤去外力时两棒的速度分别为:
vab=4m/s,vcd=8m/s
(2)由公式F=BIL知,任一时刻都有2Fab=Fcd,则2$\overline{{F}_{ab}}$=$\overline{{F}_{cd}}$
由动量定律得
对ab棒:$\overline{{F}_{ab}}$t=m(v′ab-vab)
对cd棒:-$\overline{{F}_{cd}}$t=m(v′cd-vcd)
在稳定运动时有:BLabv′ab=BLcdv′cd
且2Lab=Lcd,联立解得:v′cd=3.2m/s,v′ab=6.4m/s
所以电路中产生的总的焦耳热为:Q′=Fs-$\frac{1}{2}$mv′ab2-$\frac{1}{2}$mv′cd2
代入数据解得 Q′=73.8J
答:(1)撤去外力时两棒ab、cd的速度各是4m/s和8m/s.
(2)最终电路中产生的总的焦耳热是73.8J.
点评 本题是电磁感应与力学知识的综合应用,关键要抓住稳定时,两棒的感应电动势相等,都做匀速运动,运用动量定理求速度.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 相互接触并挤压的两物体间一定存在摩擦力 | |
B. | 滑动摩擦力总是阻碍物体的运动 | |
C. | 静止的物体也可以受到滑动摩擦力 | |
D. | 只有静止的物体才受静摩擦力作用,运动的物体不会受静摩擦力作用 |
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>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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>>
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | M带正电,N带负电 | B. | M的速率大于N的速率 | ||
C. | 洛仑兹力对M、N做正功 | D. | M、N的运行时间相等 |
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>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 无摩擦力作用 | |
B. | 有水平方向的摩擦力,但无法判定方向 | |
C. | 支持力大小为(M+m)g | |
D. | 支持力小于(M+m)g |
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