如圖,質(zhì)量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計,質(zhì)量為m的導體棒PQ放置在導軌上,始終與導軌接觸良好,PQbc構成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為m,棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L,開始時PQ左側(cè)導軌的總電阻為R,右側(cè)導軌單位長度的電阻為R0。PQ左側(cè)勻強磁場方向豎直向上,磁感應強度大小為B。在t=0時,一水平向左的拉力F垂直作用于導軌的bc邊上,使導軌由靜止開始做勻加速直線運動,加速度為a。
(1)求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式;
(2)經(jīng)過多少時間拉力F達到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某一過程中力F做的功為W1,導軌克服摩擦力做功為W2,求回路產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(1)感應電動勢為感應電流的表達式為
(2)
(3)產(chǎn)生的焦耳熱為
【解析】
試題分析:解:(1)回路的感應電動勢為
導軌做初速為零的勻加速運動,
回路中的總電阻
感應電流的表達式為
導軌受安培力
由牛頓第二定律
上式中當時外力F取最大值,
(3)設此過程中導軌運動距離為s,摩擦力做功為
導軌動能的增加量
產(chǎn)生的焦耳熱為。
考點:導體切割磁感線時的感應電動勢;閉合電路的歐姆定律;法拉第電磁感應定律;電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化.
點評:考查了電磁感應定律產(chǎn)生電動勢、電流隨時間變化的規(guī)律,討論其最大值,能量守恒定律的應用.
科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源:2012年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試理綜物理(上海卷帶解析) 題型:計算題
(14分)如圖,質(zhì)量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計,質(zhì)量為m的導體棒PQ放置在導軌上,始終與導軌接觸良好,PQbc構成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ,棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L,開始時PQ左側(cè)導軌的總電阻為R,右側(cè)導軌單位長度的電阻為R0。以ef為界,其左側(cè)勻強磁場方向豎直向上,右側(cè)勻強磁場水平向左,磁感應強度大小均為B。在t=0時,一水平向左的拉力F垂直作用在導軌的bc邊上,使導軌由靜止開始做勻加速直線運動,加速度為a。
(1)求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式;
(2)經(jīng)過多長時間拉力F達到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導軌克服摩擦力做功為W,求導軌動能的增加量。
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科目:高中物理 來源:2012年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試理綜物理(上海卷解析版) 題型:計算題
(14分)如圖,質(zhì)量為M的足夠長金屬導軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計,質(zhì)量為m的導體棒PQ放置在導軌上,始終與導軌接觸良好,PQbc構成矩形。棒與導軌間動摩擦因數(shù)為μ,棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導軌bc段長為L,開始時PQ左側(cè)導軌的總電阻為R,右側(cè)導軌單位長度的電阻為R0。以ef為界,其左側(cè)勻強磁場方向豎直向上,右側(cè)勻強磁場水平向左,磁感應強度大小均為B。在t=0時,一水平向左的拉力F垂直作用在導軌的bc邊上,使導軌由靜止開始做勻加速直線運動,加速度為a。
(1)求回路中感應電動勢及感應電流隨時間變化的表達式;
(2)經(jīng)過多長時間拉力F達到最大值,拉力F的最大值為多少?
(3)某過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q,導軌克服摩擦力做功為W,求導軌動能的增加量。
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