如图*所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个阻值为2的定值电...
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如图*所示,MN、PQ为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距L为0.5m,导轨左端连接一个阻值为2的定值电阻R,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直放置在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒cd的电阻r=2,导轨电阻不计,整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T.若棒以1m/s的初速度向右运动,同时对棒施加水平向右的拉力F作用,并保持拉力的功率恒为4W,从此时开始计时,经过2s金属棒的速度稳定不变,图乙为安培力与时间的关系图象.试求:(1)金属棒的最大速度;
(2)金属棒速度为3m/s时的加速度; (3)求从开始计时起2s内电阻R上产生的电热.
【回答】
解:(1) 金属棒的速度最大时,所受合外力为零,即BIL=F
而 P=F·vm (1分) I= (1分)
解出 vm===4m/s (2分) (若根据图象求解,同样给分)
(2)速度为3m/s时,感应电动势E=BLv=2×0.5×3=3V (1分)
电流 I=(1分),安培力F安=BIL (1分)
金属棒受到的拉力 F==N(1分)
由牛顿第二定律得 F-F安=ma(1分)
解得 a===m/s2(1分)
(3) 在此过程中,由动能定理得
Pt+W安=mv-mv(2分)
W安=-6.5J(2分)
QR==3.25J(1分)
知识点:专题八 电磁感应
题型:综合题
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