分析 (1)金属棒由静止释放沿导轨向下运动时切割磁感线,将产生感应电流,根据右手定制判断感应电流的方向;
(2)分析金属棒能量转化情况,根据能量守恒定律可正确解答;
(3)当金属棒的速度达到最大时,有mgsinα=BIL成立,由此写出最大速度vm和电阻R2的函数关系,根据斜率、截距的物理意义即可正确解答.
解答 解:(1)由右手定则,金属棒ab中的电流方向为b到a.
(2)由能量守恒知,金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热之和,则得:mgh=$\frac{1}{2}$mv2+Q
解得:Q=mgh-$\frac{1}{2}$mv2,
两电阻串联,通过它们的电流相等,且R2=3R1,则它们产生的焦耳热之比 $\frac{{Q}_{1}}{{Q}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{1}{3}$
又Q1+Q2=Q,则 Q1=$\frac{1}{4}$Q=$\frac{1}{4}$mgh-$\frac{1}{8}$mv2;
(3)设最大速度为v,切割磁感线产生的感应电动势:E=BLv
由闭合电路的欧姆定律得:I=$\frac{E}{{R}_{1}+{R}_{2}}$
从b端向a端看,金属棒受力如图,金属棒达到最大速度时满足:
mgsinα-BId=0
由以上三式得:v=$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{d}^{2}}$(R1+R2)
由图象可知:斜率为:k=$\frac{60-30}{2}$=15m/s•Ω,纵截距为 v0=30m/s
得到:v0=$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{d}^{2}}$R1,k=$\frac{mgsinα}{{B}^{2}{d}^{2}}$
解得:R1=2.0Ω,m=0.004kg.
答:(1)金属棒ab中的电流方向为b到a.
(2)定值电阻R1上产生的焦耳热Q1是$\frac{1}{4}$mgh-$\frac{1}{8}$mv2;
(3)定值电阻的阻值R1是2.0Ω,金属棒的质量m是0.004kg.
点评 电磁感应问题经常与电路、受力分析、功能关系等知识相结合,是高中知识的重点,该题中难点是第三问,关键是根据物理规律写出两坐标物理量之间的函数关系,结合数学知识来研究图象的意义.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 在第1秒末加速度方向发生了改变 | B. | 第3秒末和第5秒末的位置相同 | ||
C. | 在第1秒末速度方向发生了改变 | D. | 在前2秒内发生的位移为零 |
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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:多选题
A. | 电阻R中有正弦式交流电流过 | |
B. | 铜片D的电势高于铜片C的电势 | |
C. | 铜盘转动的角速度增大1倍,流过电阻R的电流也随之增大1倍 | |
D. | 保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则铜盘中有电流产生 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | ab杆所受拉力F的大小为$\frac{μ{B}^{2}{L}^{2}{v}_{2}}{2R}$+μmg | |
B. | ab杆所受拉力F的大小为$\frac{1+{μ}^{2}}{μ}$mg | |
C. | cd杆下落高度为h的过程中,整个回路中电流产生的焦耳热为$\frac{2R{m}^{2}{g}^{2}h}{{μ}^{2}{B}^{2}{L}^{2}{v}_{2}}$ | |
D. | ab杆水平运动位移为s的过程中,整个回路中产生的总热量为Fs+$\frac{μ{B}^{2}{L}^{2}{v}_{2}s}{2R}$ |
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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:计算题
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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:填空题
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