分析 (1)则由闭合电路欧姆定律可得出电动势,结合闭合电路的特点求得ab两端的电压,
(2)ab和cd棒均切割磁感线产生电动势,当cd棒加速度为0时,回路中的电流最大,此时对ab棒受力平衡,则由共点力平衡关系可求是拉力的大小,由P=Fv可求得拉力的功率.
解答 解:(1)有法拉第电磁感应求得,产生的感应电动势为E=BLv=0.4×0.5×2=0.4V,闭合电路的特点得:${U}_{ab}=\frac{E}{2r}r$=0.2V,
(2)释放导体棒cd瞬间,感应电动势为E=BLv=0.4×0.5×2=0.4V,$I=\frac{E}{R}=\frac{0.4}{0.2}=2A$,此时对cd棒受力分析得:因mgsinθ=1N>BIL=0.4N,
cd棒向下运动,有法拉第电磁感应可知,产生的电流方向由有d到c,ab棒产生的电流方向为a到b,回路中总电流为两电流之和,
对ab棒受力分析得:F=mgsinθ+B$(\frac{BL{v}_{cd}}{R}+\frac{BLv}{R})$L,对cd棒受力分析得:mgsinθ-B$(\frac{BL{v}_{cd}}{R}+\frac{BLv}{R})$L=ma,
随着cd棒速度的增加,安培力增大,当cd棒的加速度为零时,速度达到最大,外力F最大,由cd棒解得:B$(\frac{BL{v}_{cd}}{R}+\frac{BLv}{R})$L=mgsinθ=1N,
由ab棒得:Fmax=mgsinθ+B$(\frac{BL{v}_{cd}}{R}+\frac{BLv}{R})$L=2N,此时:Pmax=Fmaxv=2×2=4W
cd棒速度为零时,外力F最小,Fmin=mgsinθ+BIL=1+0.4=1.4N,此时:Pmin=Fminv=1.4×2=2.8W
答:(1)释放导体棒cd瞬间导体棒ab两端的电压为0.2V;
(2)拉力F对导体棒ab做功的最大功率为4W,最小功率为2.8W.
点评 本题为电磁感应与力学的结合,在解题中要重点做好受力分析及运动情景分析,用好共点力的平衡关系及牛顿第二定律等基本规律.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf | |
B. | 质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比 | |
C. | 质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为$\sqrt{2}$:1 | |
D. | 该回旋加速器如果加速α粒子(含两个质子,两个中子)加速,则应该增加磁感应强度B或者减小交流电频率f |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{1}{2}$ | B. | $\frac{{\sqrt{2}}}{2}$ | C. | $\frac{{\sqrt{3}}}{3}$ | D. | $\sqrt{3}$ |
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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. | 电压的峰值为50$\sqrt{2}$V | |
B. | 电压的有效值为50V | |
C. | 频率为25Hz | |
D. | 在0~0.02s时间内的电压平均值为25V |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 1:4 | B. | 4:1 | C. | 16:1 | D. | 1:16 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 拉力F一直增大 | B. | 拉力F先增大后减小 | ||
C. | 细线的拉力一直增大 | D. | 细线的拉力先增大后减小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 不论是固体、液体还是气体都有NA=$\frac{{V}_{摩}}{{V}_{分}}$ | |
B. | 不论是固体、液体还是气体都有NA=$\frac{{M}_{摩}}{{m}_{分}}$ | |
C. | 如果是固定或液体则有NA=$\frac{{V}_{摩}}{{V}_{分}}$ | |
D. | 如果是固定或液体则有NA=$\frac{{V}_{摩}}{{V}_{分}}$、NA=$\frac{{M}_{摩}}{{m}_{分}}$、NA=$\frac{{M}_{摩}}{ρ}$、ρ=$\frac{{m}_{分}}{{V}_{分}}$ |
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