分析 (1)清楚从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内,金属棒A1和A2所处的位置,根据电磁感应定律求出感应电动势和电流,从而作出不同时间段通过电阻R的电流强度.
(2)根据安培力公式求出金属棒所受的安培力大小,抓住拉力等于安培力求出不同时间段拉力做功的大小,从而得出外力所做的总功.
解答 解:(1)$\frac{D}{v}=\frac{0.2}{1}s=0.2s$,在0~t1(0~0.2s),A1产生的感应电动势为:
E=BLv=0.6×0.3×1V=0.18V,
电阻R与A2并联阻值为:
${R}_{并}=\frac{Rr}{R+r}=\frac{0.6×0.3}{0.6+0.3}Ω=0.2Ω$,
所以电阻R两端电压为:
$U=\frac{{R}_{并}}{{R}_{并}+r}E=\frac{0.2}{0.2+0.3}×0.18V=0.072V$,
通过电阻R的电流为:
$I=\frac{U}{R}=\frac{0.072V}{0.6Ω}=0.12A$.
在t1~t2(0.2~0.4s),两金属棒均不切割,不产生感应电动势,则E=0,I2=0;
在t2~t3(0.4~0.6s),A2切割感应电动势,同理:I3=0.12A.
电流随时间变化关系如图(c)所示.
(2)0~t1时间内,ab棒中的电流为:I=$\frac{E}{{R}_{总}}=\frac{0.18}{0.2+0.3}A=0.36A$,
ab棒所受的安培力为:FA=BIL=0.6×0.36×0.3N=0.0648N
拉力为:F=FA=0.0648N,
此过程中,拉力做功为:W1=FD=0.0648×0.1J=0.01296J,
在t1~t2时间内,拉力为零,拉力不做功.
在t2~t3时间内,通过棒子电流大小不变,安培力不变,同理有:W2=W1=0.01296J,
则上述时间内外力所做的功为:
W=W1+W2=0.01296+0.01296J=0.02592J.
答:(1)不同时间段通过电阻R的电流强度如图所示.
(2)上述时间内外力所做的功为0.02592J.
点评 本题考查切割产生的感应电动势与电路的结合,在分析中要注意不同时间内金属棒的位置,知道哪一部分切割哪一部分相当于电源,知道串并联电路的特点,熟练运用欧姆定律进行求解.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | B. | C. | D. |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 上升过程中小球动量改变量等于该过程中空气阻力的冲量 | |
B. | 下落过程中小球动能的改变量等于该过程中重力做的功 | |
C. | 小球与地面碰撞过程中,地面对小球做功为零,但冲量不为零 | |
D. | 从释放到反弹至速度为零过程中小球克服空气阻力做的功等于重力做的功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | B. | C. | D. |
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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:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 若物块B没有被拿出,弹簧也能将它们一起弹回到a点 | |
B. | 在A、B一起下滑的过程中,速度最大时的位置一定在b、c之间 | |
C. | 弹簧上端在最低点c时,其弹性势能为0.8mgL | |
D. | 在木箱A从斜面顶端a下滑至再次回到a点的过程中,因摩擦产生的热量为1.5mgL |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 非匀速圆周运动物体所受合外力不一定指向圆心 | |
B. | 匀速圆周运动的物体所受合外力一定为零 | |
C. | 物体做曲线运动时,速率一定是不变的 | |
D. | 两个匀速直线运动的合运动可能为曲线运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 重力对人做正功 | B. | 人的重力势能增加 | ||
C. | 橡皮绳对人做负功 | D. | 橡皮绳的弹性势能增加 |
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