分析 (1)對導(dǎo)體棒受力分析,利用牛頓第二定律求解即可;
(2)靜止時對導(dǎo)體棒受力分析,通過二力平衡計算彈簧的長度的變化量,再有能量守恒求解;
(3)通過計算求得磁通量的變化,由q=\frac{△Φ}{R+r}計算電荷量.
解答 解:(1)初始時,彈簧被壓縮,彈力大小為:kx1=mgsinθ,
即:kx1=\frac{1}{2}mg
釋放物塊瞬間,安培力為零,對桿和物塊分析有:
mg+kx1-mgsinθ=2ma
得:a=\frac{g}{2}
(2)由于電磁感應(yīng)消耗能量,桿最終速度為零,安培力為零,細(xì)線拉力T=mg,彈簧處于伸長狀態(tài),對導(dǎo)體桿,彈力為:
kx2+mgsinθ=T
得:kx2=\frac{1}{2}mg
得:x1=x2=\frac{mg}{2k}
則彈簧彈性勢能不變,對物塊、導(dǎo)體桿、彈簧整個系統(tǒng),由能量守恒得:
mg(x1+x2)=mg(x1+x2)sinθ+Q
解得:Q=\frac{1}{2}mg(x1+x2)=\frac{{m}^{2}{g}^{2}}{2k},Q為整個電路產(chǎn)生的焦耳熱
電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為:QR=\frac{R}{R+r}Q=\frac{R{m}^{2}{g}^{2}}{2k(R+r)}
(3)流過電阻R上的電荷量為:q=\frac{△Φ}{R+r}
而△Φ=BL(x1+x2)=\frac{BLmg}{k}.
解得:q=\frac{BLmg}{k(R+r)}
答:(1)釋放物塊瞬間導(dǎo)體桿的加速度為\frac{g}{2}.
(2)導(dǎo)體桿最終將停止運動,則在此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為\frac{R{m}^{2}{g}^{2}}{2k(R+r)}.
(3)導(dǎo)體桿停止運動前,流過電阻R的電荷量為\frac{BLmg}{k(R+r)}.
點評 本題是導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上滑動的類型,分析桿的運動狀態(tài),確定其受力情況是關(guān)鍵,特別是彈簧長度的變化是難點.對于熱量,往往根據(jù)能量守恒求解.
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 甲球的動能等于乙球的動能 | |
B. | 甲球的機(jī)械能等于乙球的機(jī)械能 | |
C. | 甲球的機(jī)械能小于乙球的機(jī)械能 | |
D. | 甲球重力的瞬間功率小于乙球重力的瞬間功率 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 處于完全失重狀態(tài) | B. | 不受摩擦力的作用 | ||
C. | 受到水平向右的摩擦力作用 | D. | 所受力的合力方向沿斜坡向上 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電場強(qiáng)度的方向從A指向D | |
B. | 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為100V/m | |
C. | 電子經(jīng)過等勢面C時,電勢能大小為5eV | |
D. | 電子在上述等勢面間運動的時間之比為1:2:3 |
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