如图所示,在水平面内固定一光滑的足够长的“U”型金属导轨,导轨间距L=1m,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,...
问题详情:
如图所示,在水平面内固定一光滑的足够长的“U”型金属导轨,导轨间距L=1m,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感强度B=0.5T.一质量为m=1.5kg的导体棒以a=2m/s2的加速度从静止开始向右做切割磁感线运动,导体棒在回路中的电阻r=0.3Ω,定值电阻R=0.2Ω,其余电阻忽略不计.求:
(1)从运动开始2秒的时间内,回路中产生的感应电动势大小?
(2)2秒时导体棒两端的电压和R上的电功率大小?
(3)2秒时,作用在导体棒上的拉力F的大小?
(4)从运动开始2秒的时间内,作用在导体棒上的拉力F做36J功,求导体棒中产生的热量是多少?
【回答】
(1)1V;(2)3.2W;(3)5N (4)14.4J
【详解】
(1)2s内的位移:x=at2/2=4m
回路中产生的感应电动势:E=BxL/t=0.5×4/2=1V;
(2)2s时电路中的电流:
导体棒两端电压:U=IR=4×0.2=0.8V,
R上消耗的电功率为:P=I2R=42×0.2=3.2W;
(3)安培力:FB=BIL=0.5×4×1=2N, 由左手定则可知,安培力向左,
由牛二定律得:F-FB=ma,F=5N 方向水平向右.
(4)由能量守恒定律得:
代入数据解得:Q=24J,
则导体棒中产生的热量
故本题*是:(1)1V;(2)3.2W;(3)5N (4)14.4J
【点睛】
本题考查了电磁感应,利用法拉第电磁感应计算回路中的电动势,并结合电路特点解题,在处理本题时一定要注意导体棒切割充当电源的角*,所以求导体棒两端的电压实际上求解的是回路中的路端电压.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:解答题
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