分析 (1)金属杆进入磁场区,灯泡正常发光且亮度不变,说明灯泡的电压和电功率达到额定值,可由公式P=UI求出电路中的电流,并求得灯泡的电阻.由闭合电路欧姆定律求出金属杆刚进入磁场时感应电动势.
(2)灯亮度不变,金属杆在磁场中做匀速运动,受力平衡,由平衡条件求解水平恒力.
(3)由公式E=BLv求出金属杆到达MN位置时的速度,再牛顿第二定律和运动学公式结合求得GH、MN间距离,即可由功的公式求解.
解答 解:(1)灯泡电阻RL=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{{4}^{2}}{4}$=4Ω,灯泡的电流 IL=$\frac{P}{U}$=1A
通过电阻R的电流 IR=$\frac{U}{R}$=$\frac{4}{2}$A=2A
金属杆刚进入磁场时感应电动势 E=U+(IL+IR)r=4+(1+2)×2=10V
(2)灯亮度不变,金属杆在磁场中做匀速运动,则
F=F安=B(IL+IR)l=2×3×0.5N=3N
(3)由E=BLv 得 v=$\frac{E}{Bl}$=$\frac{10}{2×0.5}$=10m/s
进入磁场前棒作匀加速运动,加速度 a=$\frac{F}{m}$=$\frac{3}{1.5}$=2m/s2
GH、MN间距离 S=$\frac{{v}^{2}}{2a}$=25m
恒力做功 W=F(S+d)=3×(25+2)J=81 J
答:
(1)金属杆刚进入磁场时感应电动势是10V.
(2)施加在金属杆的水平恒力大小是3N.
(3)金属杆由GH位置运动到PQ位置过程中,水平恒力所做的功是81J.
点评 本题考查的问题较多,但多为基础知识的应用,掌握好法拉第电磁感应定律、安培力、闭合电路的欧姆定律及电路的性质即可顺利求解.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | .带电粒子在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用 | |
B. | 若带电粒子在某点受到洛伦兹力的作用,则该点的磁感应强度一定不为零 | |
C. | 洛伦兹力不会改变运动电荷的速度方向 | |
D. | 仅受洛伦兹力作用的运动电荷的动能一定不改变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 接近真空中光的传播速度 | B. | 第一宇宙速度 | ||
C. | 高速列车允许行驶的最大速度 | D. | 声音在空气中的传播速度 |
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | I1和I2表示电流的瞬时值 | |
B. | U1和U2表示电压的最大值 | |
C. | 滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变小 | |
D. | 滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 布朗运动就是固体小颗粒的分子的热运动 | |
B. | 用活塞压缩汽缸里的空气,对空气做功2.0×105J,同时空气的内能增加1.5×105J,则空气从外界吸热0.5×105J | |
C. | 第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律 | |
D. | 一定质量的气体,如果保持温度不变,体积越小,压强越大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 飞机的加速度是8m/s2 | B. | 飞机的平均速度是20m/s | ||
C. | 飞机的平均速度是8m/s | D. | 飞机的位移是160m |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 环对桌面的压力仍为mg | B. | 环对桌面的压力小于mg | ||
C. | 环对桌面的压力大于mg | D. | 环所受桌面对它的摩擦力为零 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 提升过程中物体重力势能减少mgh | B. | 提升过程中合力对物体做功mah | ||
C. | 提升过程中物体的动能增加m(g+a)h | D. | 提升过程中物体重力势能增加mgh |
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