分析 (1)由图象求出5s末的电压,然后应用E=BLv求出金属棒的速率,由牛顿第二定律求出拉力.
(2)求出4s末的拉力与速度,然后应用功率公式P=Fv求出拉力的功率.
解答 解:(1)金属杆电阻不计,则电阻两端电压等于感应电动势,
由图示图象可知,感应电动势随时间均匀增加,由E=BLv可知,
v随时间均匀增加,则金属杆做初速度为零的匀加速直线运动,
由图乙所示图象可知,5s末:E=U=0.2V,由E=BLv可知,
此时金属杆速率为:v=$\frac{E}{BL}$=$\frac{0.2}{0.5×0.2}$=2m/s,
金属杆的加速度为:a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{2}{5}$=0.4m/s2,
此时金属杆受到的安培力我:F安培=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$=$\frac{0.{5}^{2}×0.{2}^{2}×2}{0.5}$=0.04N,
由牛顿第二定律得:F-F安培=ma
解得:F=F安培+ma=0.04+0.1×0.4=0.08N;
(2)由图乙所示图象可知,4s末感应电动势为:E′=U′=$\frac{0.2}{5}$×4=0.16V,
此时金属杆的速度我:v′=$\frac{E′}{BL}$=$\frac{0.16}{0.5×0.2}$=1.6m/s,
金属杆所受安培力我:F安培′=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v′}{R}$=$\frac{0.{5}^{2}×0.{2}^{2}×1.6}{0.5}$=0.032N,
由牛顿第二定律得:F′-F安培′=ma
解得:F′=F安培′+ma=0.032+0.1×0.4=0.072N,
外力的功率:P=F′v′=0.072×1.6=0.1152W;
答:(1)金属杆在5s末的运动速率为2m/s,拉力为0.08N;
(2)第4s末时外力F的功率为0.1152W.
点评 本题是电磁感应与电路、力学知识的综合,根据图示图象求出感应电动势,然后由E=BLv的变形公式求出金属杆的速率;由加速度的定义,求出加速度;根据瞬时功率的表达式,求出第4秒末外力F的功率.涉及的知识点较多.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 导体棒ab中电流的流向为由b到a | B. | cd两端的电压为1V | ||
C. | de两端的电压为1V | D. | fe两端的电压为零 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 油滴带负电 | |
B. | 图示状态下,△t时间内流过小灯泡的电荷量为$\frac{BL{v}_{0}△t}{4{R}_{0}}$ | |
C. | 若将滑动变阻器的滑片向b端移动,则小灯泡将变暗 | |
D. | 若将电容器上极板竖直向上移动少许距离,同时将下极板接地,其余条件均不变,则油滴电势能将增加,且P点电势将降低 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 晚上,水中同一深度、可视为点光源的红灯和黄灯,黄灯照亮的水面面积大于红灯照亮的水面面积 | |
B. | 衍射现象中衍射花样的明暗条纹的出现是光波叠加的结果 | |
C. | 因为相机镜头上的增透膜厚度一般选为适合绿光反射时相互抵消,红光、紫光的反射不能完全抵消,所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色 | |
D. | 半径较大的凸透镜的弯曲表面向下放在另一块平板玻璃上,让光从上方射入.能看到亮暗相间的同心圆,这是光的干涉现象 |
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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:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | ab棒中的电流方向由a到b | |
B. | cd棒先加速运动后减速运动 | |
C. | cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力 | |
D. | 力F做的功等于两金属棒产生的电热与增加的机械能之和 |
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