(2013?江蘇一模)如圖所示,光滑導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),兩端分別接有阻值均為R的定值電阻
R
 
1
R
 
2
.兩導(dǎo)軌間有一邊長(zhǎng)為
L
2
的正方形區(qū)域abcd,該區(qū)域內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m的金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好并靜止于ab處,現(xiàn)用一恒力F沿水平方向拉桿,使之由靜止起向右運(yùn)動(dòng),若桿出磁場(chǎng)前已做勻速運(yùn)動(dòng),不計(jì)導(dǎo)軌及金屬桿的電阻.求:
(1)金屬桿出磁場(chǎng)前的瞬間流過(guò)
R
 
1
,的電流大小和方向;
(2)金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速率;
(3)金屬桿穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中
R
 
1
上產(chǎn)生的電熱.
分析:(1)桿出磁場(chǎng)前已做勻速運(yùn)動(dòng),恒力F與安培力平衡,由安培力公式F=BIL和平衡條件求解;
(2)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bv
L
2
,又根據(jù)閉合歐姆定律得到E=I
R
2
,聯(lián)立可求得速度v;
(3)金屬桿穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中,F(xiàn)做功為F?
L
2
,桿獲得的動(dòng)能為
1
2
mv2
,根據(jù)能量守恒定律求解回路中產(chǎn)生的總熱量,根據(jù)兩個(gè)電阻并聯(lián)求解
R
 
1
上產(chǎn)生的電熱.
解答:解:(1)設(shè)流過(guò)金屬桿中的電流為I,由平衡條件得:
   F=BI?
L
2

解得,I=
2F
BL

R
 
1
=
R
 
2
,所以流過(guò)
R
 
1
的電流大小為I1=
I
2
=
F
BL

根據(jù)右手定則判斷可知,電流方向從M到P.
(2)設(shè)桿做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,由法拉第電磁感應(yīng)定律得:
 桿切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 E=Bv
L
2

又根據(jù)閉合歐姆定律得到E=I
R
2
,
可解得v=
2FR
B2L2

(3)設(shè)整個(gè)過(guò)程電路中產(chǎn)生的總電熱為Q,根據(jù)能量守恒定律得:
  Q=F?
L
2
-
1
2
mv2

代入v可得Q=
1
2
FL
-
2mF2R2
B4L4

∴Q1=
1
2
Q=
FL
4
-
mF2R2
B4L4

答:
(1)金屬桿出磁場(chǎng)前的瞬間流過(guò)
R
 
1
的電流大小為
F
BL
,方向從M到P;
(2)金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速率是
2FR
B2L2
;
(3)金屬桿穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中
R
 
1
上產(chǎn)生的電熱是
FL
4
-
mF2R2
B4L4
點(diǎn)評(píng):本題是電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題,掌握安培力公式、閉合電路歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律是基礎(chǔ).
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:

(2013?江蘇一模)如圖所示,質(zhì)量為
m
 
1
的木塊和質(zhì)量為
m
 
2
的長(zhǎng)木板疊放在水平地面上.現(xiàn)對(duì)木塊施加一水平向右的拉力F,木塊在長(zhǎng)木板上滑行,而長(zhǎng)木板保持靜止?fàn)顟B(tài).已知木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
μ
 
1
,長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
μ
 
2
,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,則( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?江蘇一模)如圖所示,小物塊在豎直平面內(nèi)的拉力F作用下沿傾角為θ的斜面向下運(yùn)動(dòng),若重力做的功與克服拉力F做的功相等.則( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?江蘇一模)下列說(shuō)法中正確的是 ( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?江蘇一模)如圖所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形圖,此時(shí)P點(diǎn)沿y軸的正方向運(yùn)動(dòng),已知波的傳播速度為2m/s.則該波沿
+x
+x
方向傳播,經(jīng)過(guò)△t=0.4s,質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為
0.4m
0.4m

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?江蘇一模)如圖所示,一比荷為1
0
5
 
C/kg的帶正電粒子A以速度
v
 
0
=1
0
4
 
m/s從O點(diǎn)沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中未畫(huà)出),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外.粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又從點(diǎn)P處經(jīng)過(guò)x軸,速度方向與x軸正方向的夾角為30°,同時(shí)進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)為E=
4
3
×1
0
3
 
V/m、方向沿與x軸正方向成60°角斜向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.粒子的重力不計(jì),試求:
(1)P點(diǎn)的坐標(biāo);
(2)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積;
(3)若在A進(jìn)入電場(chǎng)的同時(shí),在電場(chǎng)中適當(dāng)?shù)奈恢糜伸o止釋放另一與A完全相同的帶電粒子B,可使兩粒子在離開(kāi)電場(chǎng)前相遇.求所有滿(mǎn)足條件的釋放點(diǎn)的集合(不計(jì)兩粒子之間的相互作用力).

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同步練習(xí)冊(cè)答案