分析 (1)根据法拉第电磁感应定律可求得平均电动势,再由闭合电路欧姆定律求得电流,由q=I2Rt可求得热量;
(2)由于cd静止不动,所以cd中电流不变,对金属棒受力分析,根据平衡条件确定摩擦力的大小;
(3)cd运动中切割磁感线产生感应电动势,从而产生变化的电流,故安培力随时间发生变化,根据牛顿第二定律列式,即可分析拉力随时间变化的规律.
解答 解:(1)在0-1.0s内,金属棒cd上产生的感应电动势为:
E=$\frac{△Bs}{△t}$
其中S=L1L=1×1=1m;
由闭合电路欧姆定律有:
I=$\frac{E}{R+r}$
由于在0-1.0s内回路中电流恒定,故热量Q=I2Rt
其中t=1s;
联立解得:Q=1J;
(2)若0-1.1s内金属棒cd保持静止,则在0-1.1s内回路中的电流不变,t=1.1s时,金属棒cd所受安培力F'=B1IL=0.2×1×1=0.2N;
方向沿导轨向下
又导轨对金属棒cd的最大静摩擦力f’=μmgcos37°=0.9×10×0.8=7.2N;
由于mgsin37°+F'=6.2N<f',可知假设成立,金属棒仍保持静止
故所求摩擦力为f=mgsin37°+F’=6.2N;方向沿导轨向上;
(3)1.2s后金属棒cd上产生的感应电动势为E'=B2Lv,其中v=at'
金属棒cd所受安培力的大小为:
F安=B2I2L,其中I2=$\frac{E′}{R+r}$
由牛顿第二定律有:
F-mgsinθ-μmgcosθ-F安=ma
解得:F=15.2+0.16t’(N)
答:(1)0~1.0s内通过金属棒cd的电荷量为1C;
(2)求t=1.1s时刻,金属棒cd所受摩擦力的大小为6.2N;方向沿导轨向上;
(3)拉力F随时间t′(从施加F时开始计时)变化的关系为F=15.2+0.16t’(N)
点评 本题考查导体切割磁感线、法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律等规律的应用,要注意明确物理过程,并明确各过程中的受力规律,正确利用受力分析和牛顿第二定律等规律分析求解即可,本题同时还涉及图象的应用,要明确图象所隐含的信息的掌握情况.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 电阻率与导体的长度有关 | B. | 电阻率与导体的材料有关 | ||
C. | 电阻率与导体的形状有关 | D. | 电阻率与导体的横截面积有关 |
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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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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 此时P质点正向y轴正方向运动 | |
B. | 经过0.1s,P、Q两质点的位移可能相同 | |
C. | 经过0.2 s,Q质点运动的路程为30cm | |
D. | 经过0.4 s,P质点向x轴正方向移动了40 cm |
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