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精英家教網(wǎng)如圖所示,電阻r=0.3Ω,質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒CD垂直靜置在位于水平面上的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌上.棒與導(dǎo)軌間接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì),導(dǎo)軌左端接有R=0.5Ω的電阻,有一理想電壓表接在電阻R的兩端,垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)向下穿過導(dǎo)軌平面.現(xiàn)給金屬棒加一水平向右的恒定外力F,觀察到電壓表的示數(shù)逐漸變大,最后穩(wěn)定在1.0V,此時(shí)導(dǎo)體棒的速度為2m/s.g=10m/s2.求
(1)拉動(dòng)金屬棒的外力F多大?
(2)當(dāng)電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后某一時(shí)刻,撤去外力F,求此后電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少?
分析:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由安培力公式F=BIL求得安培力大小,由于棒勻速運(yùn)動(dòng),拉力與安培力二力平衡,即可求解;
(2)撤去外力F,棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng),最終停止運(yùn)動(dòng),由能量守恒定律即可求解.
解答:解:(1)設(shè)CD桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E,電流表的示數(shù)為I.
則對(duì)R研究,可知:I=
U
R
=
1
0.5
A=2A
棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv
由閉合電路歐姆定律有:I=
BLv
R+r
,得:BL=
I(R+r)
v
=
2×(0.5+0.3)
2
=0.8T?m
設(shè)CD桿受到的拉力為F,則安培力大小 FA=BIL=0.8×2N=1.6N
因?yàn)榉(wěn)定時(shí)棒勻速運(yùn)動(dòng),則有F=FA=1.6N
(2)由能量守恒,回路中產(chǎn)生的電熱Q等于CD棒動(dòng)能的減少量
 
1
2
mv2=Q

得:Q=
1
2
×
0.1×22J=0.2J
電阻R上產(chǎn)生的電熱 QR=
R
R+r
Q
=
0.5
0.5+0.3
×0.2
=1.25J
答:(1)拉動(dòng)金屬棒的外力F是1.6N.
(2)當(dāng)電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后某一時(shí)刻,撤去外力F,此后電阻R上產(chǎn)生的熱量是1.25J.
點(diǎn)評(píng):本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用.關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律與能量守恒定律,掌握E=BLV與F=BIL的公式的應(yīng)用,同時(shí)要區(qū)別回路產(chǎn)生熱量與電阻R的熱量的區(qū)別.
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,電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑的導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng),線框左端接有電阻R=0.4Ω,線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面,導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度L=0.4m,運(yùn)動(dòng)速度v=5.0m/s.線框的電阻不計(jì).
(1)電源的電動(dòng)勢(shì)(即產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))為多少?電路abcd中的電流為多少?
(2)求導(dǎo)體ab所受的安培力的大小,并判斷其方向.
(3)外力做功的功率是多少?
(4)電源的功率為多少?電源內(nèi)部消耗的功率是多少?外部電阻R消耗的功率是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑導(dǎo)體框向右做勻速運(yùn)動(dòng),線框接有電阻R=0.4Ω.線框放在磁感強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直線框平面.導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度L=0.2m,運(yùn)動(dòng)速度v=5m/s,線框電阻不計(jì).試求:
(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和回路的電流I.
(2)導(dǎo)體棒ab上消耗的電功率和R上消耗的電功率.
(3)維持導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)所需要的外力F以及外力的功率P.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,電阻R=0.1Ω的導(dǎo)體ab沿光滑的導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng),線框中接有電阻R=0.4Ω線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,導(dǎo)體ab的長(zhǎng)度L=0.4m,運(yùn)動(dòng)速度v=5.0m/s.線框的電阻不計(jì).
(1)電源的電動(dòng)勢(shì)(即產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))為多少?電路abcd中的電流為多少?
(2)求導(dǎo)體ab所受的安培力的大小,并判斷其方向.
(3)外力做功的功率是多少?
(4)電源的功率為多少?其中電源內(nèi)部消耗的功率是多少?外部電阻消耗的功率又是多少?
(5)其實(shí)這道題講的就是發(fā)電機(jī)的原理.試從能量的角度分析一下,看發(fā)電機(jī)的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,電阻r=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑的水平導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng),線框?qū)扡=0.5m,處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T,線框接有電阻R=2.5Ω,線框電阻不計(jì),當(dāng)ab棒的運(yùn)動(dòng)速度v=3.0m/s時(shí),ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
 
V,通過R的電流為
 
A,方向?yàn)?!--BA-->
 
(填“c→d”或“d→c”).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)固定于水平絕緣平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌,間距L=0.4m,c、d間接一阻值為R=0.4Ω的定值電阻,垂直于導(dǎo)軌平面有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),俯視圖如圖所示,電阻r=0.1Ω、長(zhǎng)為0.4m的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,現(xiàn)金屬棒ab在水平外力作用下以v=5m/s的速度沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng),其余電阻不計(jì),求:
(1)導(dǎo)體ab兩端的電勢(shì)差;
(2)使導(dǎo)體ab向右勻速運(yùn)動(dòng)所需水平拉力的大小.

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同步練習(xí)冊(cè)答案
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