分析 (1)金属棒到达稳定时做匀速直线运动,由安培力公式求出安培力,然后由平衡条件求出金属棒的速度.
(2)金属棒达到稳定时做匀速直线运动,应用安培力公式、平衡条件、功率公式求出稳定时的速度.
(3)由能量守恒定律求出金属棒的速度.
解答 解:(1)金属棒做匀速直线运动时达到稳定状态,
安培力:F安培=BId=$\frac{{B}^{2}{d}^{2}{v}_{1}}{R+r}$,
由平衡条件得:F=μmg+$\frac{{B}^{2}{d}^{2}{v}_{1}}{R+r}$,
代入数据解得:v1=6m/s;
(2)金属棒做匀速直线运动时达到稳定状态,
安培力:F安培=BId=$\frac{{B}^{2}{d}^{2}{v}_{2}}{R+r}$,拉力:F=$\frac{P}{{v}_{2}}$,
由平衡条件得:$\frac{P}{{v}_{2}}$=μmg+$\frac{{B}^{2}{d}^{2}{v}_{2}}{R+r}$,
代入数据解得:v2=1.5m/s;
(3)由焦耳定律:Q=I2Rt可知:QR:Qr=R:r=2:1,则:Qr=$\frac{1}{2}$QR=6J,
由能量守恒定律得:Pt=QR+Qr+$\frac{1}{2}$mv32,
代入数据解得:v3=2m/s;
答:(1)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,施加的水平恒力为F=10N,则金属棒达到的稳定速度v1的大小为6m/s;
(2)若金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,施加的水平力功率为P=6W,则金属棒达到的稳定速度v2的大小为1.5m/s;
(3)若金属棒与导轨间是光滑的,施加的水平力功率恒为P=20W,经历t=1s的过程中灯泡产生的热量为QR=12J,则此时金属棒的速度v3的大小为2m/s.
点评 本题考查了求金属棒的速度,分析清楚金属棒的运动过程,应用安培力公式、平衡条件、功率公式与能量守恒定律即可正确解题.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 物体做曲线运动 | B. | 位移不断增加 | ||
C. | 加速度不断减小 | D. | 平均速度 $\overline{v}$=$\frac{{v}_{1}+{v}_{2}}{2}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 亚里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变 | |
B. | 伽利略通过“理想实验”得出结论:运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去 | |
C. | 牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 | |
D. | 爱因斯坦曾多次阐述惯性定律:当一物体离开他物足够远时,将一直保持静止状态或匀速直线运动状态 |
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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:选择题
A. | 0,0 | B. | 0,5 m/s | C. | 5 m/s,5 m/s | D. | 5 m/s,0 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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