分析 (1)已知金属杆转动的角速度,根据:$E=\overline{v}BL$求出金属杆切割测磁感线产生的感应电动势,根据欧姆定律求出电流的大小,由左手定则确定电流方向;
(2)根据欧姆定律求出金属杆中的电流,根据安培力的公式求得金属杆受到的安培力,最后求出物体下落的最大速度;
(3)根据串联电路的分压特点即可求出CO两端的电压.
解答 解:(1)已知金属杆转动的角速度,OA产生的电动势:$E=BL•\frac{L{ω}_{0}}{2}$=$\frac{1}{2}B{L}^{2}{ω}_{0}$
等效电路如图所示:
由题题意知,${R}_{外1}=\frac{πLR}{2}$
R外2=LR
内阻r=LR
所以电路总电阻R总=R外1+R外2+r=$(2+\frac{π}{2})LR$
根据欧姆定律有,电路中的总电流I=$\frac{E}{{R}_{总}}$=$\frac{{B}^{2}L{ω}_{0}}{(π+4)R}$,方向由O指向A.
(2)当物体m达到最大速度时,重物的重力的功率等于电路中消耗的电功率:
$mgv=\frac{{E}^{2}}{{R}_{总}}$
其中$E=B{L}^{2}\frac{ω}{2}=\frac{BLv}{2}$
由此解得物体的速度v=$\frac{4mg(2LR+\frac{πLR}{2})}{{B}^{2}{L}^{2}}$=$\frac{2mgR(4+π)}{{B}^{2}L}$
(3)当物体下落达到最大速度后,杆受到的安培力的力矩与物体的力矩相等,得:$BIL•\frac{L}{2}=mg•L$
所以OA上的电流大小为:$I=\frac{2mg}{BL}$
当OC段在磁场中时,
${U}_{CD}=\frac{2mg}{BL}(\frac{πLR}{2}+LR)$=$\frac{2mgR}{B}(\frac{π}{2}+1)$
答:(1)设某一时刻圆环转动的角速度为ω0,且OA边在磁场中,此时电路中的电动势和通过金属杆OA中的感应电流的大小为$\frac{{B}^{2}L{ω}_{0}}{(π+4)R}$,方向由O指向A;
(2)物体在下落中达到的最大速度为$\frac{2mgR(4+π)}{{B}^{2}L}$;
(3)当物体下落达到最大速度后,金属杆OC段进入磁场时,杆C、O两端电压为$\frac{2mgR(4+π)}{{B}^{2}L}$.
点评 本题考查了求安培力的功率、产生的内能,求出感应电动势、安培力、应用能量守恒定律即可正确解题.
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 电路中每通过2C的电荷量,电池提供的电能是4J,那么这个电池的电动势是0.5V | |
B. | 电源的路端电压增大时,其电源电动势一定也增大 | |
C. | 无论内电压和外电压如何变化,其电源电动势不变 | |
D. | 电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | a | B. | b | C. | c | D. | d |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 感应起电是利用静电感应,使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程 | |
B. | 带电现象的本质是电子的转移,中性物体得到多余电子就一定带负电,失去电子就一定带正电 | |
C. | 摩擦起电是普遍存在的现象,相互摩擦的两个物体总是同时带等量同种电荷 | |
D. | 当一种电荷出现时,必然有等量异种电荷出现,当一种电荷消失时,必然有等量异种电荷同时消失 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:解答题
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com