分析 (1)金属棒先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动,速度达到最大.由平衡条件和安培力与速度的关系式结合求解最大速度.
(2)撤去水平恒力F,给金属棒一个初速v0,棒将在安培力作用下做减速运动,最终停下来,由能量守恒定律求电阻R上产生的热量.
(3)根据串联电路的特点,求出电阻R上产生的热量.
解答 解:(1)金属棒在F的作用下向右加速运动时,随着速度增大,金属棒产生的感应电动势增大,回路中感应电流增大,金属棒受到的安培力增大,合力减小,加速度减小,当F与安培力二力平衡时金属棒开始做匀速运动.所以金属棒先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动.
设金属棒的最大速度为v.
由平衡条件得 F=F安;
而 F安=BIL=B$\frac{BLv}{R}$L=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$
联立解得:v=$\frac{FR}{{B}^{2}{L}^{2}}$
(2)根据能量守恒定律,整个过程中电阻R上产生的热量为:Q=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
(3)若金属棒的电阻为R0,整个过程中电阻R上产生的热量为:QR=$\frac{R}{R+{R}_{0}}$Q=$\frac{Rm{v}_{0}^{2}}{2(R+{R}_{0})}$
答:(1)金属棒先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动.
(2)整个过程中电阻R上产生的热量是$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
(3)若金属棒的电阻为R0,整个过程中电阻R上产生的热量是$\frac{Rm{v}_{0}^{2}}{2(R+{R}_{0})}$.
点评 本题要通过对棒进行受力分析,运用牛顿第二定律判断金属棒的运动情况,熟练应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、能量守恒定律进行解题.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 1m/s2 | B. | 2 m/s2 | C. | 3 m/s2 | D. | 4 m/s2 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 物体对水平面的压力就是重力 | |
B. | 物体对水平面的压力与水平面对物体的支持力是一对平衡力 | |
C. | 物体受到的重力与水平面对物体的支持力是一对作用力与反作用力 | |
D. | 物体受到的重力与水平面对物体的支持力是一对平衡力 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 小球在运动过程中机械能守恒 | |
B. | 小球在运动过程中机械能不守恒 | |
C. | 小球在运动过程的最小速度至少为$\sqrt{gl}$ | |
D. | 小球在运动过程的最大速度至少为$\frac{5}{2}$$\sqrt{gl}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{neS}{I}$ | B. | $\frac{I}{neS}$ | C. | $\frac{IS}{ne}$ | D. | $\frac{e}{nS}$ |
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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. | 线速度的大小保持不变 | B. | 向心加速度大小保持不变 | ||
C. | 角速度、周期、转速都保持不变 | D. | 线速度和角速度都保持不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | N逐渐增大 | B. | N逐渐减小 | C. | F先增大后减小 | D. | F逐渐减小 |
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