如图a所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-02
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN,PQ固定在同一水平面

  (1)设金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为E,则,电压表示数U=E*R/(R+r)=0.8E(串联电阻分压关系)而每一时刻的电动势E=BLv(v为该时刻的瞬时速度),带入数据得E=0.08v,所以,每一时刻U=0.064v,由图像可知,U与t成正比,且这个比例系数k=0.4,将上式两侧同时除以t,得:
  U/t=0.064v/t=0.4,得到,v/t=6.25,因为金属棒从静止开始启动,所以上式可以写成(v-0)/(t-0)=6.25,即没一时刻对应的速度减去初速度0,再除以经过的时间,得到的加速度a为定值6.25,所以,金属棒做初速度为0,加速度大小为6.25m*s^(-2)的匀加速直线运动。
  (2)由图像知,2s末,U=0.8V,此时,电路中电流I=U/R=2A,金属棒所受的安培力f=BIL=0.16N
  由(1)和牛顿第二定律可知,金属棒所受的合外力(F合)=m*a=0.625N
  由受力分析可知,F(合)=F-f,所以F=0.785N
  2s末金属棒的瞬时速度(v2)=a*T(T=2s)=12.5m/s
  瞬时功率P=F*(v2)=9.8125W
  顺便一提,安培力在导体棒切割问题中,通常充当阻力,这一点与能量守恒的理论相一致。

(1)U=ε?RR+r=BLvRR+r,U∝v,因U随时间均匀变化,故v也随时间均匀变化,金属杆做匀加速直线运动. (2)k=△U△t=△v△t?BLRR+r=a?BLRR+r解得:a=k(R+r)BLR=0.2×(0.5+0.1)0.4×0.25×0.5=2.4(m/s2) (3)F=F安+ma=BIL+ma=B2L2atR+r+ma=0.04t+0.24(4)P=Fv=(0.04t+0.24)at=2.04W 答:(1)因U随时间均匀变化,故v也随时间均匀变化,金属杆做匀加速直线运动;(2)则金属杆运动的加速度2.4m/s2;(3)外力F随时间变化的表达式为F=0.04t+0.24;(4)则第2.5s末外力F的瞬时功率2.04W.

解(1)杆在F的作用下,做切割磁感应线运动,设其速度为v,杆就是电源,设产生的感应动势为E,根据闭合电路的知识可知,电压表的示数为 ,代人数据得:UV=0.08v(V). ① 由图中可知电压随时间变化的关系为UV=0.4t(V). ② 由①②得杆的运动速度为v=5t(m/s) ③ 上式说明金属杆做初速度为零的匀加速运动,加速度为a=5m/s2.(2)在t=2s时,由②得:Uv=0.8(V),回路中的电流强度为则金属杆受到的安培力为FB=BIl=0.5×2×0.2=0.2(N)由对杆应用牛顿第二定律得:F-FB=ma,则F=FB+ma=0.2+0.1×5=0.7(N)此时杆的速度为v=at=5×2=10m/s 所以,拉力的功率为P=Fv=0.7×10=7(W)

U=BLVR/(R+r),BLR/(R+r)为定值,V=U(R+r)/BLR,U随t的增大而增大,所以V随t的增大而增大,所以金属杆做匀加速运动。后面自己去领悟吧!

  • (2011?湖南二模)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在...
    答:A、设路端电压为U,金属杆的运动速度为v,则感应电动势E=BLv电阻R两端的电压U=IR=BLvRR+r由图乙可得U=kt,k=0.1V/s解得v=kt(R+r)BLR因为速度与时间成正比,所以金属杆做匀加速运动,加速度a=k(R+r)BLR=1m/s2故A正确.B、在2s末,速度v2=at=2m/s此时通过金属杆的电流I=ER+r金属...
  • 如图甲所示, 光滑且足够长的平行金属导轨MN PQ固定在同一水平面上 两导...
    答:(1)由图乙可得路端电压与时间的函数关系为U=0.4t,金属杆ab产生的感应电动势E与时间的函数 关系为E=5U/4=0.5t,而E=BLv,得v=0.5t/BL=5t;(2)由于v=5t,说明金属杆ab做匀加速直线运动,加速度为a=5 m/s2 ;(3)5s末,金属杆ab产生的感应电动势E=0.5t=2.5V,电路中电流为I...
  • 如图1所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,导轨...
    答:0.4t=44+1×5×2×0.4t=3.2t V(2)由图知第2s末棒的速度为 v=0.8m/s感应电动势 E=BLv=5×2×0.8V=8V感应电流 I=ER+r=84+1A=1.6A则安培力的大小 FA=BIL=5×1.6×2N=16N(3)由图知加速度 a=0.4m/s2; 根据牛顿第二定律得 F-FA=ma外力F的瞬时功率 P=Fv结合得P=...
  • 如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN,PQ固定在同一水平面_百度知 ...
    答:(2)由图像知,2s末,U=0.8V,此时,电路中电流I=U/R=2A,金属棒所受的安培力f=BIL=0.16N 由(1)和牛顿第二定律可知,金属棒所受的合外力(F合)=m*a=0.625N 由受力分析可知,F(合)=F-f,所以F=0.785N 2s末金属棒的瞬时速度(v2)=a*T(T=2s)=12.5m/s 瞬时功率P=F...
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    答:(1)U=ε?RR+r=BLvRR+r,U∝v,因U随时间均匀变化,故v也随时间均匀变化,金属杆做匀加速直线运动. (2)k=△U△t=△v△t?BLRR+r=a?BLRR+r解得:a=k(R+r)BLR=0.2×(0.5+0.1)0.4×0.25×0.5=2.4(m/s2) (3)F=F安+ma=BIL+ma=B2L2atR+r+ma...
  • 如图(a)所示,平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长,固定在同一水平面上,两导...
    答:(1)见解析 (2)2.4 m/s 2  (3)F=0.04t+0.24 N (4)2.04 W (1)U=E· = ,U∝v,因U随时间均匀变化,故v也随时间均匀变化,金属杆做匀加速直线运动.(2)由图象k= = · =a· 则金属杆运动的加速度a= = m/s 2 =2.4 m/s 2 ...
  • 如图(a)所示,平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长,固定在同一水平面上,两导...
    答:解:(1) ,即金属杆做匀加速运动(2) (3) (4)
  • 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨ef和gh水平放置且相距L,在其左端各...
    答:解答:解:(1)ab匀速运动,处于平衡状态,由平衡条件得:F=BIL,解得:I=3mgBL,由右手定则可知,电流方向为:a→b,设匀速运动时金属棒ab的速度为v,产生的感应电动势:E=BLv,回路电流:I=E2R,解得:v=23mgRB2L2;(2)设杆cd平衡时,和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,则tanθ=Fmg...
  • 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨ef和gh水平放置且相距L,在其左端各...
    答:解答:解:(1)匀速时,拉力与安培力平衡,F=BIL得:I=3mgBL 方向:a→b 或d→c(2)设匀速运动时金属棒ab的速度为v,产生的感应电动势为E,则:E=BLv回路电流I=E2R联立得:v=23mgRB2L2(3)设杆cd平衡时,和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ,如图杆受到重力、弹力、安培力三力平衡,则...
  • 如图所示,足够长的光滑平行金属导轨cd和ef,水平放置且相距L,在其左端...
    答:(1) (2) (3) 试题分析:⑴匀速时,拉力与安培力平衡,F=BIL得: (3分)⑵金属棒a切割磁感线,产生的电动势E=BLv回路电流 联立得: (3分)⑶平衡时,棒和圆心的连线与竖直方向的夹角为θ, 得:θ=60° (3分)点评:难度中等,明确导体棒匀速运动时拉力与安培力平...