分析 (1)應用安培力公式求出安培力,然后應用平衡條件求出導體棒的速度,導體棒進入磁場前做自由落體運動,應用勻變速運動的速度位移公式可以求出導體棒下落的高度.
(2)導體棒做勻速直線運動,應用能量守恒定律可以求出電阻R上產(chǎn)生的熱量;應用法拉第電磁感應定律、歐姆定律與電流的定義式可以求出電荷量.
解答 解:(1)導體棒進入磁場時產(chǎn)生的感應電動勢:E=BLv,
感應電流:I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{BLv}{R+r}$,
導體棒受到的安培力:F=BId=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$,
導體棒做勻速直線運動,處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$=mg,
解得:v=$\frac{mg(R+r)}{{B}^{2}{L}^{2}}$,
導體棒進入磁場前做自由落體運動,由勻變速直線運動的速度位移公式得:h=$\frac{{v}^{2}}{2g}$=$\frac{{m}^{2}g(R+r)^{2}}{2{B}^{4}{L}^{4}}$;
(2)導體棒做勻速直線運動,導體棒的速度不變,動能不變,導體棒減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由能量守恒定律得:
Q=mgd,QR=$\frac{R}{R+r}$Q,
解得:QR=$\frac{mgdR}{R+r}$;
由法拉第電磁感應定律得:E=$\frac{△Φ}{△t}$=$\frac{B△S}{△t}$=$\frac{BLd}{△t}$,
感應電流:I=$\frac{E}{R+r}$,
通過導體棒的電荷量:q=I△t,
解得:q=$\frac{BLd}{R+r}$;
答:(1)若導體棒剛進人磁場時恰好做勻速運動,導體棒開始下落時距磁場上邊界的高度h為$\frac{{m}^{2}g(R+r)^{2}}{2{B}^{4}{L}^{4}}$;
(2)若導體棒做如(1)所述的運動,則它在通過磁場的整個過程中,電阻R上的發(fā)熱量Q為$\frac{mgdR}{R+r}$,通過導體棒的電量q是$\frac{BLd}{R+r}$.
點評 本題是一道電磁感應、電路與力學相結合的綜合題,分析清楚導體棒的運動過程、知道導體棒的運動性質(zhì)是 解題的關鍵,應用E=BLv、法拉第電磁感應定律、歐姆定律、能量守恒定律與運動學公式可以解題.
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | $\frac{{u}_{2}}{{u}_{3}}$=$\frac{{n}_{2}}{{n}_{3}}$ | B. | $\frac{{i}_{2}}{{i}_{3}}$=$\frac{{n}_{3}}{{n}_{2}}$ | ||
C. | $\frac{{i}_{1}}{{i}_{1}^{1}}$=$\frac{{n}_{2}^{2}}{{n}_{3}^{2}}$ | D. | u1(i1+i1′)=u2i2+u3i3 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 若兩電荷是異種電荷,則OM的中點與ON的中點電場強度一定相等 | |
B. | 若兩電荷是異種電荷,則O點的電場強度大小,與MN上各點相比是最小的,而與HG上各點相比是最大的 | |
C. | 若兩電荷是同種電荷,則OM中點與ON中點處的電場強度方向不同 | |
D. | 若兩電荷是同種電荷,則O點的電場強度大小,與MN上各點相比是最小的,與HG上各點相比是最大的 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 汽車停止時間為4s | |
B. | t=6s時,汽車的位移S=24m | |
C. | 汽車剎車位移為16m | |
D. | 汽車初速度為32m/s,加速度為-4m/s2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 若物體做勻加速運動,則vC>vD | |
B. | 若物體做勻減速運動,則vC>vD | |
C. | 不論物體做勻加速運動,還是做勻減速運動,都有vC<vD | |
D. | 如果不確定物體做勻加速運動或勻減速運動,則無法比較vC和vD的大小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 因火箭還沒運動,所以加速度為零 | |
B. | 轎車緊急剎車,速度變化很快,但加速度很小 | |
C. | 盡管空間站勻速轉(zhuǎn)動,加速度也不為零 | |
D. | 高速行駛的磁懸浮列車,因速度很大,所以加速度也一定很大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 增大船速,過河時間不變 | B. | 增大船速,過河時間縮短 | ||
C. | 減小船速,過河時間不變 | D. | 減小船速,過河時間變長 |
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