分析 (1)當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí),速度最大,從乙圖中讀出最大電壓,根據(jù)E=BLv即可求解;
(2)根據(jù)E=BLv可知在0~1.2s內(nèi)導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng),求出t1=1.2s時(shí)導(dǎo)體棒的速度,在1.2s~2.4s時(shí)間內(nèi),根據(jù)功能原理即可求解;
(3)求出導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度,根據(jù)P=Fv,求出t=1.2s和2.4s時(shí)的拉力,根據(jù)牛頓第二定律、歐姆定律及安培力公式,聯(lián)立方向即可求解.
解答 解:(1)從題圖乙可知,t=2.4 s時(shí)R兩端的電壓最大,Um=1.0 V,由于導(dǎo)體棒內(nèi)阻不計(jì),故
Um=Em=BLvm=1.0 V,
所以vm=$\frac{{E}_{m}}{BL}$=$\frac{1.0}{0.5×2}$=1.0 m/s.①
(2)因?yàn)镋=U=BLv,而B(niǎo)、L為常數(shù),所以,在0~1.2 s內(nèi)導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)導(dǎo)體棒在這段時(shí)間內(nèi)加速度為a.
設(shè)t1=1.2 s時(shí)導(dǎo)體棒的速度為v1,由乙圖可知此時(shí)電壓U1=0.90 V.
因?yàn)镋1=U1=BLv1 ②
所以v1=$\frac{{U}_{1}}{BL}$=$\frac{0.9}{0.5×2}$=0.90 m/s
在1.2~2.4 s時(shí)間內(nèi),根據(jù)功能原理
$\frac{1}{2}$mv12+P•△t=$\frac{1}{2}$mvm2+Q ③
所以Q≈5.3 J.
(3)導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為
a=$\frac{{v}_{1}-0}{t}$=0.75 m/s2
當(dāng)t=1.2 s時(shí),設(shè)拉力為F1,則有
F1=$\frac{P}{{v}_{1}}$=$\frac{4.5}{0.9}$=5.0 N
同理,設(shè)t=2.4 s時(shí)拉力為F2,則有
F2=$\frac{P}{{v}_{m}}$=$\frac{4.5}{1}$=4.5 N
根據(jù)牛頓第二定律有
F1-Ff-F安1=ma ④
F2-Ff-F安2=0 ⑤
mg-FN=0 ⑥
又因?yàn)?F安1=BI1L=$\frac{BLU1}{R}$ ⑦
F安2=BI2L=$\frac{BLU2}{R}$ ⑧
Ff=μFN⑨
由④⑤⑥⑦⑧⑨,代入數(shù)據(jù)可求得:
R=0.40Ω,μ=0.20.
答:
(1)導(dǎo)體棒ab最大速vm的大小為1.0 m/s.
(2)在1.2s~2.4s的時(shí)間內(nèi),該裝置總共產(chǎn)生的熱量Q為5.3 J.
(3)導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為0.20,電阻R的值為0.40Ω.
點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合,首先要識(shí)別電路的結(jié)構(gòu),把握路端電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系,而電動(dòng)勢(shì)是聯(lián)系電路與電磁感應(yīng)的橋梁,可得到速度的表達(dá)式;要懂得安培力是聯(lián)系力與電磁感應(yīng)的紐帶.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 電源電動(dòng)勢(shì)E | |
B. | 電源內(nèi)阻r | |
C. | 電源內(nèi)阻r與電壓表V1電阻${R}_{{V}_{1}}$之比 | |
D. | 電源內(nèi)阻r與電壓表V2電阻${R}_{{V}_{2}}$之比 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 平行板電容器的電容將變大 | B. | 靜電計(jì)指針張角變小 | ||
C. | 電容器的電荷量不變 | D. | 帶電小球的電勢(shì)能將增大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 這三束正離子的速度一定不相同 | B. | 這三束正離子的質(zhì)量一定不相同 | ||
C. | 這三束正離子的電荷量一定不相同 | D. | 這三束正離子的比荷一定不相同 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 圖線甲是電壓表V1示數(shù)隨電流變化的圖線 | |
B. | 滑動(dòng)變阻器R2的最大功率為0.9W | |
C. | 電源的最大輸出功率為1.5W | |
D. | 電源內(nèi)電阻的阻值為10Ω |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 斜面對(duì)物體的支持力增大 | B. | 物體m所受的合力增加 | ||
C. | 物體m處于失重狀態(tài) | D. | 物體m所受摩擦力增加 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 運(yùn)動(dòng)粒子帶正電 | B. | 運(yùn)動(dòng)粒子的電勢(shì)能先減小后增大 | ||
C. | a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)φa>φb>φc | D. | 電勢(shì)差一定滿足Uba<Ubc |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | t1到t3過(guò)程中線圈通過(guò)磁通量先增大后減小 | |
B. | t2,t4線圈中磁通量最大 | |
C. | t1,t3線圈中磁通量變化率最大 | |
D. | t2,t4線圈平面與中性面垂直 |
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