如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導軌、固定在絕緣水平桌面上,間距,導軌所在空間有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度,...
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問題詳情:
如圖所示,兩根足夠長的平行金屬導軌、固定在絕緣水平桌面上,間距,導軌所在空間有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度,將兩根質量均為的導體棒、放在金屬導軌上,導體棒的電阻均為,導體棒與導軌間的動摩擦因數為。用一根絕緣細線跨過導軌右側的光滑定滑輪將一物塊和導體棒相連,物塊質量,細線伸直且與導軌平行。現在由靜止釋放物塊,導體棒在運動過程中始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸,導體棒所受最大靜摩擦力等於滑動摩擦力,取。求:
(1)導體棒剛要運動時的速度大小;
(2)若從物體靜止釋放到ab即將開始運動這段時間內,重物下降的高度為h,則此過程中整個迴路中產生的總的焦耳熱是多少?
(3)導體棒運動穩定後的加速度以及由導體棒、組成閉合迴路的磁通量的變化率。
【回答】
解:(1)由題意可知:當導體棒受到水平向右的安培力增大到最大靜摩擦力時,導體棒即將運動。設此時導體棒的速度為,由法拉第電磁感應定律可得:
(1)1分
(2)1分
(3)1分
(4)1分
由以上公式可解得: (5)1分
(2)當物塊下降高度的過程中,對於由導體棒、以及物塊組成的系統,由能的轉化和守恆定律可得:
(6)2分
代入資料可得: (7)2分
(3)當導體棒運動穩定後,所受安培力保持不變,導體棒和所受安培力大小相等,方向相反,閉合迴路中感應電流大小保持不變,兩導體棒的加速度相等,由牛頓第二定律可得:
(8)1分
(9)2分
(10)2分
解得: (11)2分
(12)1分
(13)1分
解得: (14)2分
知識點:專題八 電磁感應
題型:計算題
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