(06江蘇物理卷)如圖所示,頂角θ=45°,的金屬導(dǎo)軌 MON固定在水平面內(nèi),導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向左滑動,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均勻為r。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點的a和b,導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時,導(dǎo)體棒位于頂角O處,求:
(1)t時刻流過導(dǎo)體棒的電流強度I和電流方向。
(2)導(dǎo)體棒作勻速直線運動時水平外力F的表達(dá)式。
(3)導(dǎo)體棒在0~t時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(4)若在t0時刻將外力F撤去,導(dǎo)體棒最終在導(dǎo)軌上靜止時的坐標(biāo)x。
(1) (2) (3) (4)
本題考查了電磁感應(yīng)中功率的求解與閉合電路歐姆定律及力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用。
(1)0到t時間內(nèi),導(dǎo)體棒的位移:x=t。 t時刻,導(dǎo)體棒的長度:l=x。導(dǎo)體棒的電動勢:E=Blv0,回路總電阻:R=(2x+x)r,電流強度:。電流方向:b→a。
。2)F=BlI=。
(3)t時刻導(dǎo)體的電功率:P=I2R=,因為P∝t ,所以Q=t=。
(4)撤去外力后,設(shè)任意時刻t導(dǎo)體棒的坐標(biāo)為x,速度為,取很短時間或很短距離。
方法一:在時間t—t+ 內(nèi),由動量定理得:,。
則。
如圖所示,掃過面積
則,
方法二:設(shè)滑行距離為d,則,即,解之得:,(負(fù)值已舍去)得。
失分陷阱 不能正確利用力學(xué)規(guī)律求解導(dǎo)體棒最終靜止的位置。
科目:高中物理 來源: 題型:
(06江蘇物理卷)如圖所示,頂角θ=45°,的金屬導(dǎo)軌 MON固定在水平面內(nèi),導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向左滑動,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均勻為r。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點的a和b,導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時,導(dǎo)體棒位于頂角O處,求:
(1)t時刻流過導(dǎo)體棒的電流強度I和電流方向。
(2)導(dǎo)體棒作勻速直線運動時水平外力F的表達(dá)式。
(3)導(dǎo)體棒在0~t時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(4)若在t0時刻將外力F撤去,導(dǎo)體棒最終在導(dǎo)軌上靜止時的坐標(biāo)x。
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