如圖(a)所示,平行金屬導軌MN、PQ光滑且足夠長,固定在同一水平面上,兩導軌間距L=0.25 m,電阻R=0.5 Ω,導軌上停放一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.1 Ω的金屬桿,導軌電阻可忽略不計,整個裝置處于磁感應強度B=0.4 T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下,現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使其由靜止開始運動,理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示.
(1)分析證明金屬桿做勻加速直線運動;
(2)求金屬桿運動的加速度;
(3)寫出外力F隨時間變化的表達式;
(4)求第2.5 s末外力F的瞬時功率.
(1)見解析。2)2.4 m/s2。3)F=0.04t+0.24 N。4)2.04 W
【解析】(1)U=E·=,U∝v,因U隨時間均勻變化,故v也隨時間均勻變化,金屬桿做勻加速直線運動.
(2)由圖象k==·=a· 則金屬桿運動的加速度
a== m/s2=2.4 m/s2.
(3)由牛頓第二定律F=F安+ma=BIL+ma=+ma=0.04t+0.24(N).
(4)第2.5 s末外力F的瞬時功率P=Fv=(0.04t+0.24)at=2.04 W.
答案:(1)見解析 (2)2.4 m/s2。3)F=0.04t+0.24 N。4)2.04 W
本題考查法拉第電磁感應定律和電路的結(jié)合問題,根據(jù)導體棒切割磁感線,以及Ut圖像判斷導體棒做勻加速直線運動,由楞次定律求出加速度a
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科目:高中物理 來源:2011-2012學年河北省衡水中學高二下學期一調(diào)考試物理試卷(帶解析) 題型:計算題
如圖(a)所示,平行金屬導軌MN、PQ光滑且足夠長,固定在同一水平面上,兩導軌間距L=0.25 m,電阻R=0.5 Ω,導軌上停放一質(zhì)量m=0.1 kg、電阻r=0.1 Ω的金屬桿,導軌電阻可忽略不計,整個裝置處于磁感應強度B=0.4 T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下,現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿,使其由靜止開始運動,理想電壓表的示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖(b)所示.
(1)分析證明金屬桿做勻加速直線運動;
(2)求金屬桿運動的加速度;
(3)寫出外力F隨時間變化的表達式;
(4)求第2.5 s末外力F的瞬時功率.
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