分析 (1)根据右手定则判断出ab棒产生的感应电流方向,确定出cd棒中感应电流方向,分析cd棒的受力情况,由平衡条件求解电流.
(2)根据题意画出等效电路如图所示:电阻R与cd棒并联,分析各部分电流关系,由功率公式关系即可求解ab棒下滑的距离.
(3)抓住ab棒匀速运动,cd棒都未滑动,分别对ab棒和cd棒分析,抓住cd棒安培力在水平方向上的分力小于最大静摩擦力,求出ab棒质量满足的条件.
解答 解:(1)ab棒沿斜面滑下切割磁感线产生的感应电流的方向是b→a,
通过cd棒的电流方向如图c→d.cd棒刚要开始滑动时,其受力图如图所示.
由平衡条件得:BIcdLcos53°=f
由摩擦力公式得:f=μN
其中N=m2g+BIcdLsin53°
联立以上三式,得Icd=$\frac{10}{6}$A,Iab=2Icd=$\frac{10}{3}$A
(2)由等效电路知:R总=R1+R并=2+1=3Ω
由${I_{ab}}=\frac{BLv}{R_总}$得此时ab棒的速度v=2m/s
由Q=I2Rt,知 Q总=6Q=12J
由动能定理得,${m_1}gssinθ-{W_安}=\frac{1}{2}{m_1}{v^2}$,
其中 W安=Q总
得 s=1.13m
(3)ab棒在足够长的轨道下滑时,最大安培力只能等于自身重力的分力,有:FA=mabgsin53°
cd棒所受最大安培力应为$\frac{1}{2}{F_A}$,
要使cd棒不能滑动,需:$\frac{1}{2}{F_A}cos53°≤μ({{m_2}g+\frac{1}{2}{F_A}sin53°})$
由以上两式联立解得:mab≤2.08kg
答:(1)此时通过ab棒的电流大小$\frac{10}{3}$A,方向是b→a;
(2)若这段时间内电阻R产生的焦耳热Q=2J,ab棒下滑的距离是1.13m;
(3)若ab棒无论从多高的位置释放,cd棒都不动,则ab棒质量应小于2.08kg.
点评 本题是复杂的电磁感应现象,是电磁感应与力学知识、电路的综合,要能够正确地受力分析,抓住临界情况,结合共点力平衡和能量守恒进行求解.
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:多选题
A. | 根据题设条件可以求出物块P任意时刻的加速度 | |
B. | 根据题设条件可以求出物块P的最大动能 | |
C. | 两个物块P、Q间的摩擦力最小值为μ2mgcosθ | |
D. | 两个物块P、Q间的摩擦力最小值为μ1mgcosθ |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 路端电压变小 | B. | 电流表的示数变大 | ||
C. | 电源输出功率可能变小 | D. | 电源输出功率可能变大 |
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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. | 1N 2N 4N | B. | 2N 3N 6N | C. | 3N 4N 5N | D. | 5N 7N 15 N |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 如果物体做匀加速直线运动,则力F一定做正功 | |
B. | 如果物体做匀加速直线运动,则力F可能做负功 | |
C. | 如果物体做匀减速直线运动,则力F可能做正功 | |
D. | 如果物体做匀减速直线运动,则力F可能做负功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 货物上升做匀变速直线运动 | B. | 货物上升的平均速度是$\frac{ν}{2}$ | ||
C. | 起重机对货物做功$\frac{PH}{ν}$ | D. | 合外力对物体做功$\frac{1}{2}$mν2 |
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