分析 (1)对左棒,根据欧姆定律求出电路中的感应电流大小,对右棒,求出安培力,运用牛顿第二定律列式求解其加速度;
(2)当安培力与拉力平衡时,速度达到最大,根据平衡条件和安培力与速度的关系式求解最大速度.
(3)撤去恒力F同时释放棒L1后,L2向右减速运动,L1向右加速运动,回路中总电动势减小,感应电流减小,当两棒速度相等时,回路中感应电流为零,一起作匀速运动.由于系统受一对等大、反向的安培力,系统动量守恒,根据动量守恒定律列式求出稳定时的共同速度,由能量守恒求解出焦耳热.
解答 解:(1)L1与L2串联,电流相等,则流过L2的电流为:I=$\frac{U}{R}$=$\frac{0.2}{0.1}$A=2A ①
L2所受安培力为:F′=BdI=0.2×0.5×2N=0.2N ②
根据牛顿第二定律得:棒L2的加速度 a=$\frac{F-F′}{{m}_{2}}$=$\frac{0.8-0.2}{0.5}$=1.2m/s2; ③
(2)当L2所受安培力F安=F时,棒有最大速度vm,此时电路中电流为Im.
则:F安=BdIm ④
Im=$\frac{Bd{v}_{m}}{2R}$ ⑤
F安=F ⑥
由④⑤⑥得:vm=$\frac{2FR}{{B}^{2}{d}^{2}}$=16m/s
(3)撤去F同时释放棒L1后,棒L2做减速运动,L1做加速运动,当两棒达到共同速度v共时,L2有稳定速度,取向右为正方向,对此过程根据动量守恒有:
m2vm=(m1+m2)v共 ⑦
解得 v共=10m/s ⑧
则撤去外力F后整个回路产生的焦耳热 Q=$\frac{1}{2}{m}_{2}{v}_{m}^{2}$-$\frac{1}{2}({m}_{1}+{m}_{2}){v}_{共}^{2}$=$\frac{1}{2}$×0.5×162-$\frac{1}{2}×(0.3+0.5)×1{0}^{2}$=24J
答:
(1)当电压表的读数为U=0.2V时,棒L2的加速度为1.2m/s2.
(2)棒L2能达到的最大速度vm为16m/s.
(3)撤去外力F后整个回路产生的焦耳热为24J.
点评 本题的关键要正确分析棒的运动情况,明确:①棒L2达到最大速度时,合力为零,作匀速直线运动.②撤去拉力后,两个棒系统动量守恒,两棒速度相等时达到稳定状态,不再产生焦耳热.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 曲线运动一定是变速运动 | |
B. | 曲线运动不可能是匀变速运动 | |
C. | 曲线运动轨迹上任一点的切线方向就是质点在这一点的瞬时速度方向 | |
D. | 做曲线运动的物体的动能不可能不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 0~T时间内,线框中感应电流方向为顺时针方向 | |
B. | 0~T时间内,线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向 | |
C. | 0~T时间内,线框受安培力的合力向左 | |
D. | 0~$\frac{T}{2}$时间内,线框受安培力的合力向左,$\frac{T}{2}$~T时间内,线框受安培力的合力向右 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | b所需向心力最小 | |
B. | b、c周期相等,且大于a的周期 | |
C. | b、c向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度大小 | |
D. | b、c的线速度大小相等,且小于a的线速度大小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 离子的速度之比为1:1 | B. | 离子的电荷量之比为1:2 | ||
C. | 离子的质量之比为1:2 | D. | 离子的荷质比为2:1 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | a、b、c三点处电势高低关系是φa=φc>φb | |
B. | 质点由a到c,电势能先增加后减小,在b点动能最小 | |
C. | 质点在a、b、c三点处的加速度大小之比为1:2:1 | |
D. | 若将d处的点电荷改为+Q,该带电质点的轨迹仍可能为曲线abc |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | ①② | B. | ③④ | C. | ①③ | D. | ②④ |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 穿过线圈的磁通量很大而感应电流为零 | |
B. | 穿过线圈的磁通量很小而感应电流很大 | |
C. | 穿过线圈的磁通量变化而感应电流不变 | |
D. | 穿过线圈的磁通量变化而感应电流为零 |
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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