如圖所示,光滑平行的金屬導(dǎo)軌MN和PQ,間距L=1.0m,與水平面之間的夾角α=30°,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T,垂直于導(dǎo)軌平面向上,MP間接有阻值R=2.0Ω的電阻,其它電阻不計(jì),質(zhì)量m=2.0kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,用變力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab,若金屬桿ab以恒定加速度a=2m/s2,由靜止開(kāi)始做勻變速運(yùn)動(dòng),則:(g=10m/s2
(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少?
(2)第5s末,回路中的電流多大?
(3)第5s末,作用在ab桿上的外力F多大?
分析:(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可由法拉第電磁感應(yīng)定律
.
E
=
△φ
△t
求解,式中磁通量的變化量△φ=B△S=BLx,由于金屬桿做勻加速運(yùn)動(dòng),則有x=
1
2
at2

(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=at可求出5s末桿的瞬時(shí)速度,由E=BLv和I=
E
R
結(jié)合求解感應(yīng)電流.
(3)由安培力公式:F=BIL求出安培力,再運(yùn)用牛頓第二定律求解外力.
解答:解:(1)磁通量的變化量為:△φ=B△S=BLx=BL?
1
2
at2
… ①
由法拉第電磁感應(yīng)定律得:
.
E
=
△φ
△t
… ②
聯(lián)立解得:
.
E
=10V… ③
(2)5s末的瞬時(shí)速度為:v=at… ④
5s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=BLv…⑤
由歐姆定律得:I=
E
R
…⑥
聯(lián)立解得:I=10A…⑦
(3)由安培力公式得:F=BIL… ⑧
由牛頓第二定律得:F-(F+mgsin30°)=ma…⑨
聯(lián)立解得:F=34N…⑩
答:(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是10V.
(2)第5s末,回路中的電流為10A.
(3)第5s末,作用在ab桿上的外力F為34N.
點(diǎn)評(píng):本題電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合,要掌握勻變速運(yùn)動(dòng)的位移公式和速度公式,以及電磁感應(yīng)的基本規(guī)律,屬于基礎(chǔ)題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,光滑平行的金屬導(dǎo)軌MN和PQ,間距為L(zhǎng),與水平面之間的夾角α,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,垂直于導(dǎo)軌平面向上,MP間接有阻值為R的電阻,電阻為r、質(zhì)量為m的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,其它電阻不計(jì),若給金屬桿ab平行斜面向上以速度v0,使之沿斜面開(kāi)始運(yùn)動(dòng),上升的最大高度為h,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間金屬棒ab又回到出發(fā)點(diǎn),則( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,光滑平行的水平金屬導(dǎo)軌MNPQ相距L,在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R的電阻,在兩導(dǎo)軌間OO1O1′O矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面豎直向下、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m,電阻為r的導(dǎo)體棒ab,垂直擱在導(dǎo)軌上,與磁場(chǎng)左邊界相距d0.現(xiàn)用一大小為F、水平向右的恒力拉ab棒,使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸,導(dǎo)軌電阻不計(jì)).求:
(1)在圖中標(biāo)出當(dāng)棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)后流過(guò)電阻R的電流方向;
(2)棒ab在離開(kāi)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度;
(3)棒ab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中整個(gè)回路所消耗的電能.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?南通二模)如圖所示,光滑平行的長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,相距L=1m,左端連接R=2Ω電阻,一質(zhì)量m=0.5kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒MN垂直放置在兩平行金屬導(dǎo)軌上,彼此電接觸良好,導(dǎo)軌的電阻不計(jì).在兩導(dǎo)軌間有這樣的磁場(chǎng):0≤x≤0.5m區(qū)間,磁場(chǎng)方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小隨x變化關(guān)系是B=0.6sin
πx2xn
(T)
,x0=0.5m;0.5m<x≤1m區(qū)間,磁場(chǎng)方向豎直向上,兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小關(guān)于直線x=0.5m對(duì)稱.
(1)導(dǎo)體棒在水平向右的拉力F作用下,以速度v0=1m/s勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū),求此過(guò)程中感應(yīng)電流的最大值Im
(2)在(1)的情況下,求棒穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中拉力做的功W以及電阻R上產(chǎn)生的熱量QR
(3)若只給棒一個(gè)向右的初速度從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)并最終穿出磁場(chǎng)區(qū),它經(jīng)過(guò)x=0.75m點(diǎn)時(shí)速度v=5m/s,求棒經(jīng)過(guò)該點(diǎn)時(shí)的加速度a.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2010?重慶模擬)如圖所示,光滑平行的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距L=0.8m,其框架平面與水平面成.θ=30°,在M點(diǎn)和P點(diǎn)間接一個(gè)阻值為R=1.80Ω的電阻,在兩一導(dǎo)軌間矩形區(qū)域00101′0′內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向下、寬為d=0.6m的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=lT.一質(zhì)量為m=0.16kg、電阻為r=0.2Ω的導(dǎo)體棒ab,垂直擱置于導(dǎo)軌上,與磁場(chǎng)上邊界相距d0=0.4m,現(xiàn)使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),在棒ab離開(kāi)磁場(chǎng)前已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(棒ab與導(dǎo)軌始終保持良好的接觸,導(dǎo)軌電阻不計(jì),g=l0m/s2)求:
(1)棒ab在進(jìn)人磁場(chǎng)上邊界時(shí)的速度;
(2)棒ab在磁場(chǎng)中作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);
(3)棒ab通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域過(guò)程中整個(gè)電路所產(chǎn)生的熱量.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案