分析 (1)甲灯泡刚好正常发光,说明通过甲灯的电流不变,根据欧姆定律和E=BLv分析金属棒的运动情况.
(2)根据甲灯的功率求得电流,再由欧姆定律、法拉第定律列式求解速度.
(3)在甲灯泡正常发光后,闭合开关K,两灯并联,由E=BLv、欧姆定律及安培力公式F=BIL求出金属棒所受的安培力,再由牛顿第二定律求加速度.
(4)再经过足够长的时间,金属棒又做匀速直线运动,根据平衡条件求得电路中电流,再求灯泡甲的电功率.
解答 解:(1)甲灯泡刚好正常发光,说明通过甲灯的感应电流不变,根据欧姆定律得 I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{BLv}{R+r}$
可知,金属棒的速度不变,做匀速直线运动.
(2)由P=I2R得 I=$\sqrt{\frac{P}{R}}$
又 I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{BLv}{R+r}$
联立解得 v=$\frac{R+r}{BL}$$\sqrt{\frac{P}{R}}$
(3)在甲灯泡正常发光后,闭合开关K,两灯并联,此时金属棒产生的感应电动势为 E=BLv=(R+r)$\sqrt{\frac{P}{R}}$
电路中感应电流为 I′=$\frac{E}{\frac{R}{2}+r}$
根据牛顿第二定律得 F-BI′L=ma
又 F=BIL
解得 a=-$\frac{BL\sqrt{PR}}{m(R+2r)}$,负号表示加速度方向向左
(4)再经过足够长的时间,金属棒又做匀速直线运动,根据平衡条件得:
F=BI″L
可得,I″=I=$\sqrt{\frac{P}{R}}$
所以灯泡甲的电功率为 P灯=$(\frac{I″}{2})^{2}$R=$\frac{1}{4}$P
答:
(1)金属棒做匀速直线运动.
(2)最终金属棒运动的速度是$\frac{R+r}{BL}$$\sqrt{\frac{P}{R}}$.
(3)在闭合K的瞬间金属棒的加速度是$\frac{BL\sqrt{PR}}{m(R+2r)}$,加速度方向向左.
(4)再经过足够长的时间,灯泡甲的电功率为$\frac{1}{4}$P.
点评 解决本题的关键要搞清金属棒的受力情况,推导出安培力与速度的关系,运用力学的方法解决电磁感应问题.
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:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 物体的速度方向一定在改变 | |
B. | 物体的速度大小一定在改变 | |
C. | 物体的加速度方向一定在改变 | |
D. | 物体在恒力作用下不可能做曲线运动 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 图甲乘客不受摩擦力 | |
B. | 图乙乘客所受摩擦力沿电梯面向下 | |
C. | 两图中电梯对乘客的作用力方向相同 | |
D. | 两图中电梯对乘客的作用力大小相等 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | V2示数减小 | B. | 微粒A向上加速运动 | ||
C. | Q点电势降低 | D. | $\frac{△{U}_{2}}{△I}$>$\frac{△{U}_{3}}{△I}$ |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 当分子力表现为引力时,分子势能随分子间距离的增大而增大 | |
B. | 布朗运动就是液体分子或者气体分子的热运动 | |
C. | 一定质量的理想气体,当它的压强、体积都增大时,其内能一定增大 | |
D. | 第二类永动机不可能制造成功的原因是因为违背了能量守恒定律 | |
E. | 用活塞压缩气缸里的气体,对气体做了2.0×105J的功,若气体向外界放出1.5×105J的热量,则气体的内能增加了5×104J |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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