如图*所示,两根间距L=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置,一端与阻值R=2.0Ω的电阻...
问题详情:
如图*所示,两根间距L=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置,一端与阻值R=2.0Ω的电阻相连.质量m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由静止开始运动,已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f=1.0N,导体棒电阻为r=1.0Ω,整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中,导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示(取g=10m/s2).求:
(1)当导体棒速度为v时,棒所受安培力F安的大小(用题中字母表示).
(2)磁场的磁感应强度B.
(3)若ef棒由静止开始运动距离为S=6.9m时,速度已达v′=3m/s.求此过程中产生的焦耳热Q.
【回答】
(1);(2);(3)
【详解】
(1)当导体棒速度为v时,导体棒上的电动势为E,电路中的电流为I. 由法拉第电磁感应定律 由欧姆定律 导体棒所受安培力 联合解得: (2)由图可以知道:导体棒开始运动时加速度 ,初速度 ,导体棒中无电流. 由牛顿第二定律知 计算得出: 由图可以知道:当导体棒的加速度a=0时,开始以 做匀速运动 此时有: 解得:
(3)设ef棒此过程中,产生的热量为Q, 由功能关系知 : 带入数据计算得出
故本题*是:(1);(2);(3)
【点睛】
利用导体棒切割磁感线产生电动势,在结合闭合电路欧姆定律可求出回路中的电流,即可求出安培力的大小,在求热量时要利用功能关系求解.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:解答题
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