分析 (1)刚开始运动时,速度为零,加速度最大,根据牛顿第二定律求出最大加速度,当加速度为零时,速度最大,根据切割产生的感应电动势公式、安培力公式和欧姆定律求出最大速度.
(2)根据q=$\frac{△Φ}{R}$求出金属棒滑行的距离,结合能量守恒求出运动过程中产生的焦耳热.
解答 解:(1)设金属棒运动到某位置时的速度为v,此时金属棒产生的感应电动势为:E=Blv,
回路中的感应电流为:I=$\frac{E}{R}$,
金属棒所受的安培力F安=BIl,
根据牛顿第二定律得:F-$μmg-\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{R}=ma$,
由上式可以看出,当速度v=0时,金属棒的加速度最大,最大加速度a=$\frac{F}{m}-μg$,方向水平向右.
当金属棒的加速度a=0时,速度最大,有:F-$μmg=\frac{{B}^{2}{l}^{2}{v}_{m}}{R}$,
解得最大速度为:vm=$\frac{(F-μmg)R}{{B}^{2}{l}^{2}}$,方向沿导轨平面向右.
(2)根据q=$\frac{△Φ}{R}=\frac{Bls}{R}$得金属棒从开始运动到停止的整个过程中,运动的路程为:s=$\frac{qR}{Bl}$,
根据能量守恒得:$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}=Q+μmgs$,
解得产生的焦耳热为:Q=$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}-\frac{μmgqR}{Bl}$.
答:(1)金属棒在运动过程中的最大加速度为$\frac{F}{m}-μg$,方向水平向右,最大速度为$\frac{(F-μmg)R}{{B}^{2}{l}^{2}}$,方向沿导轨平面向右.
(2)在运动过程中产生的焦耳热为$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}-\frac{μmgqR}{Bl}$.
点评 本题考查了电磁感应与力学和能量的综合运用,掌握切割产生的感应电动势公式、安培力公式和欧姆定律是解决本题的关键,知道速度为零时,加速度最大,加速度为零时,速度最大.
科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | m1开始释放的高度高 | B. | m1的重力势能变化量大 | ||
C. | m2的最大速度小 | D. | m2的最大加速度小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 当开关置于1、2时,稳定后L1、L2两个灯泡均发光且亮度也相同 | |
B. | 当开关置于1、2时,稳定后L1发光,L2不亮 | |
C. | 当开关置于3、4时,稳定后若只增加交流电的频率,两个灯泡的亮度将同时变暗 | |
D. | 当开关置于3、4瞬间,L2立即发光,而L1亮度慢慢增大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 由图甲中两个简谐运动的图象可知:它们的相位差为$\frac{π}{2}$或者π | |
B. | 在图乙中,当球与横梁之间存在摩擦的情况下,球的振动不是简谐运动 | |
C. | 由图丙可知,频率相同的两列波叠加时,某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱 | |
D. | 如图丁所示,该简谐横波的振动周期一定是4秒 | |
E. | 如图丁所示,当简谐波向右传播时,质点A此时的速度沿y轴负方向 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 物体运动的速度增大,其内能一定也增大 | |
B. | 物体的温度升高,分子热运动的平均动能增大 | |
C. | 一定质量的100°C的水变成100°C的水蒸气,内能变大 | |
D. | 甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率一定比乙物体的大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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