分析 (1)由圖看出,在0~1.0s時間內,cd桿做勻加速直線運動,所受的安培力是恒力,根據速度圖象的斜率求出加速度,由牛頓第二定律和安培力公式求解回路中感應電流的大;
(2)由牛頓第二定律可求得cd桿的受力情況,根據(2)中方法求得ab桿的速度;則由牛頓第二定律可明確ab的加速度,再結合導體切割磁感線規(guī)律可求得速度表達式,從而即可求解.
解答 解:(1)在0~1s內,cd桿的υcd---t圖線為傾斜直線,
因此cd桿做勻變速直線運動,加速度為:${a_1}=\frac{{{υ_t}-{υ_0}}}{t}=4.0m/{s^2}$
因此cd桿受向上的摩擦力作用,其受力圖如圖所示.
根據牛頓第二定律,有:mg-Ff=ma
其中Ff=μFN=μFA=μBIL
因此回路中的電流為:$I=\frac{m(g-a)}{μBL}=0.6A$
(2)在0~1s內,設ab桿產生的電動勢為E,則:E=BLυ1
由閉合電路歐姆定律知:$I=\frac{E}{2R}$
則ab桿的速度為:${υ_1}=\frac{2IR}{BL}$=1.2m/s
在2~3s內,由圖象可求出cd桿的加速度為:a2=-4m/s2
同理可求出ab桿的速度:υ2=$\frac{{2m(g-{a_2})R}}{{μ{B^2}{L^2}}}$=2.8m/s
在1~2s內,ab桿做勻加速運動,則加速度為:$a=\frac{{{υ_2}-{υ_1}}}{t}=1.6m/{s^2}$
對ab桿,根據牛頓第二定律有:F-μmg-BI'L=ma
ab桿在t時刻的速度:υ=υ1+a(t-1)
回路中的電流:$I'=\frac{BLυ}{2R}$
聯(lián)立可得:F=0.8t+0.13
答:(1)在0~1s內通過cd桿中的電流0.6A;
(2)這段時間內拉力F隨時間變化的函數(shù)方程F=0.8t+0.13.
點評 本題涉及電磁感應過程中的復雜受力分析,解決這類問題的關鍵是,根據法拉第電磁感應定律求解感應電動勢,然后根據牛頓第二定律求解拉力的大小,進一步根據運動狀態(tài)列方程求解.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 細玻璃管內氣體密度增大 | B. | 外界對細玻璃管內氣體做正功 | ||
C. | 細玻璃管內氣體壓強不變 | D. | 細玻璃管內氣體的平均動能增加 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 因剎車失靈前小汽車已減速,不會追尾 | |
B. | 在t=5s時追尾 | |
C. | 在t=3s時追尾 | |
D. | 由于初始距離太近,即使剎車不失靈也會追尾 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 6N | B. | 4N | C. | 3N | D. | 2N |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)時地面受到的壓力大小為(M+2m)g-F | |
B. | 系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)時地面受到壓力大小為(M+2m)g | |
C. | 剪斷連接球b與箱底的細線瞬間,地面受到的壓力大小為(M+2m)g+F | |
D. | 剪斷連接球b與箱底的細線瞬間,地面受到的壓力大小為(M+2m)g |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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