如圖1所示,兩根間距為l1的平行導(dǎo)軌PQ和MN處于同一水平面內(nèi),左端連接一阻值為R的電阻,導(dǎo)軌平面處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m、橫截面為正方形的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置,棒到導(dǎo)軌左端PM的距離為l2,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。
(1)若CD棒固定,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率隨時(shí)間t的變化關(guān)系式為
,求回路中感應(yīng)電流的有效值I;
(2)若CD棒不固定,棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力為fm,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變
化的關(guān)系式為B=kt。求從t=0到CD棒剛要運(yùn)動(dòng),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)若CD棒不固定,不計(jì)CD棒與導(dǎo)軌間的摩擦;磁場(chǎng)不隨時(shí)間變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,F(xiàn)對(duì)CD棒施加水平向右的外力F,使CD棒由靜止開(kāi)始向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)?jiān)趫D2中定性畫(huà)出外力F隨時(shí)間t變化的圖象,并求經(jīng)過(guò)時(shí)間t0 ,外力F的沖量大小I。
(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律
回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
所以,電動(dòng)勢(shì)的最大值 【2分】
由閉合電路歐姆定律 【2分】
由于交變電流是正弦式的,所以 【2分】
(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
根據(jù)閉合電路歐姆定律,
CD桿受到的安培力 【2分】
當(dāng)CD桿將要開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),滿(mǎn)足: 【2分】
由上式解得:CD棒運(yùn)動(dòng)之前,產(chǎn)生電流的時(shí)間
所以,在時(shí)間t內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱 【2分】
(3) CD棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
時(shí)刻t的感應(yīng)電流 【1分】
CD棒在加速過(guò)程中,根據(jù)由牛頓第二定律
【2分】
解得: 【1分】
根據(jù)上式 可得到外力F隨時(shí)間變化的圖像如圖所示由以上圖像面積可知:經(jīng)過(guò)時(shí)間t0,外力F的沖量I
解得: 【2分】
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
△B |
△t |
△B |
△t |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
(2013·北京西城一模,23題)(18分)如圖1所示,兩根間距為l1的平行導(dǎo)軌PQ和MN處于同一水平面內(nèi),左端連接一阻值為R的電阻,導(dǎo)軌平面處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m、橫截面為正方形的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置,棒到導(dǎo)軌左端PM的距離為l2,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。
(1)若CD棒固定,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率隨時(shí)間t的變化關(guān)系式為
,求回路中感應(yīng)電流的有效值I;
(2)若CD棒不固定,棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力為fm,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變
化的關(guān)系式為B=kt。求從t=0到CD棒剛要運(yùn)動(dòng),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q;
(3)若CD棒不固定,不計(jì)CD棒與導(dǎo)軌間的摩擦;磁場(chǎng)不隨時(shí)間變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,F(xiàn)對(duì)CD棒施加水平向右的外力F,使CD棒由靜止開(kāi)始向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)?jiān)趫D2中定性畫(huà)出外力F隨時(shí)間t變化的圖象,并求經(jīng)過(guò)時(shí)間t0 ,外力F的沖量大小I。
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科目:高中物理 來(lái)源:西城區(qū)一模 題型:問(wèn)答題
△B |
△t |
△B |
△t |
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科目:高中物理 來(lái)源:2013年北京市西城區(qū)高考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題
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