如图所示,竖直平面内有足够长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨,宽度均为L=0.5m,上方连接一个阻值R=1Ω的定值电阻,虚线下方的区域内存在垂直纸面向里的磁感应强度B=2T的匀强磁场。完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上,金属杆长与导轨等宽且与导轨接触良好,电阻均为r =0.5Ω。将金属杆1固定在磁场的上边缘(仍在此磁场内),金属杆2从磁场边界上方h0=0.8m处由静止释放,进入磁场后恰作匀速运动。(g取10m/s2)求:
(1)金属杆的质量m;
(2)若金属杆2从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放,进入磁场下落一段距离后做匀速运动。在金属杆2加速的过程中整个回路产生了1.4J的电热。求此过程中流过电阻R的电荷量q;
(3)若金属杆2仍然从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放,在金属杆2进入磁场的同时释放金属杆1,试求两根金属杆各自的最大速度。
解析:
(1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动,进入磁场的速度
vm==m/s=4m/s
金属杆2进入磁场后切割磁感线,回路中产生感应电流,有
感应电动势E=BLvm,感应电流
金属杆恰做匀速运动,受安培力和重力平衡:mg=BIL
解出m===0.2kg (5分)
(2)金属杆2自由下落h1,进入磁场,做加速运动,设金属杆2在磁场内下降h2后达到匀速运动,在加速的过程中,部分机械能转化为电能产生电热,有
mg(h1+h2)=+Q
可得 h2=1=1.3m
金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中
,
解出流过电阻的电量 q== C =0.65C (6分)
(3)金属杆2刚进入磁场时的速度v==m/s=2m/s
金属杆2进入磁场同时释放金属杆1后,回路中有感应电流,两杆都受安培力和重力,且受力情况相同,都向下做加速运动,随速度增大,感应电流增大,安培力增大,直到安培力和重力相等时,速度达到最大。
金属杆1和2产生的感应电动势为E1=BLv1,E2=BLv2
感应电流为
达到最大速度时杆的重力等于安培力,mg=BIL
整理得到:v1+ v2=
代入数据得v1+ v2=4 m/s……………… ①
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
3 | 4 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
A、小环从A点运动到B点的过程中,弹簧的弹性势能先减小后增大 | ||
B、小环从A点运动到B点的过程中,小环的电势能一直增大 | ||
C、电场强度的大小E=
| ||
D、小环在A点时受到大环对它的弹力大小F=mg+
|
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
mg | q |
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com