分析 (1)金屬棒在導(dǎo)軌上從O點滑動到C點,切割磁感線產(chǎn)生電動勢,有效切割長度y按正弦規(guī)律變化,當(dāng)y最大時,感應(yīng)電流最大,安培力最大,外力F最大.
(2)感應(yīng)電流最大時,電阻絲R1上消耗的功率最大.
(3)由E=BLv求出感應(yīng)電動勢,由歐姆定律等規(guī)律求出電流.
(4)求出感應(yīng)電動勢的有效值,然后求出電阻產(chǎn)生的熱量.
解答 解:(1)當(dāng)金屬棒滑至A位置時,有效的切割長度最大,為2m,
產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢:Em=BLmv=0.2×2×5=2V,
電路總電阻:R=\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}=\frac{4×8}{4+8}=\frac{8}{3}Ω,
最大感應(yīng)電流:Im=\frac{{E}_{m}}{R}=\frac{2}{\frac{8}{3}}=0.75A,
最大安培力:F安=BImLm=0.2×0.75×2=0.3N,
由平衡條件可知,最大拉力:F=F安=0.3N;
(2)感應(yīng)電動勢最大時,電阻絲R1上消耗功率最,
最大功率:P=\frac{{E}_{m}^{2}}{{R}_{1}}=\frac{{2}^{2}}{4}=1W;
(3)通過金屬棒的電流I與時間t的關(guān)系:
I=\frac{E}{R}=\frac{BLv}{R}=\frac{0.2×2sin(\frac{π}{3}x)×5}{\frac{8}{3}}=0.75sin(\frac{5π}{3}t)A;
(4)y=2sin(\frac{π}{3}x)則:x=0m,x=3m,
金屬棒的運動時間:t=\frac{x}{v}=\frac{3}{5}=0.6s,
金屬棒運動過程產(chǎn)生正弦式交變電流,Em=2V,
電動勢的有效值:E=\frac{{E}_{m}}{\sqrt{2}}=\frac{2}{\sqrt{2}}=\sqrt{2}V,
R2上產(chǎn)生的熱量:Q=\frac{{E}^{2}}{{R}_{2}}t=\frac{(\sqrt{2})^{2}}{8}×0.6=0.15J;
答:(1)外力F的最大值為0.3N;
(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運動時電阻絲R1上消耗的最大功率為1W;
(3)在滑動過程中通過金屬棒的電流I與時間t的關(guān)系為:I=0.75sin(\frac{5π}{3}t)A.
(4)在滑動過程中R2上產(chǎn)生的熱量為0.15J.
點評 本題中導(dǎo)線的有效切割長度隨時間作正弦規(guī)律變化,產(chǎn)生正弦式交變電流,提供了一種產(chǎn)生正弦式交變電流的一種方式.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 地球的質(zhì)量和飛船的質(zhì)量 | B. | 地球的平均密度 | ||
C. | 飛船線速度的大小 | D. | 飛船所需的向心力 |
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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:選擇題
A. | 東端電勢高 | B. | 西端電勢高 | C. | 中點電勢高 | D. | 各點電勢一樣 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 感應(yīng)電流的磁場總是跟原來的磁場方向相反 | |
B. | 閉合線框放在變化的磁場中,一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 | |
C. | 閉合線框放在勻強磁場中做切割磁感應(yīng)線運動,一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流 | |
D. | 感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | A的溫度一定比B的溫度高 | B. | A的內(nèi)能一定比B的內(nèi)能大 | ||
C. | A的熱量一定比B的熱量多 | D. | A的比熱一定比B的比熱大 |
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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:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 若位移為負(fù)值,則速度一定為正值 | |
B. | 振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大 | |
C. | 振子通過同一位置時,速度不一定相同,但加速度一定相同 | |
D. | 振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度也相同 |
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