烟台山mm 幼苗
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E1 |
R |
(1)金属棒从位置(I)到位置(Ⅱ)的过程中,加速度不变,方向向左,设大小为a,在位置I时,a、b间的感应电动势为E1,感应电流为I1,受到的安培力为F安1,
则E1=BL1v1
又I1=
E1
R,F安1=BI1L1,
得 F安1=
B2
L21v1
R
代入解得 F安1=4N
由牛顿第二定律得 F安1-F1=ma
解得 a=1m/s2.
(2)设金属棒在位置(Ⅱ)时,速度为v2,由运动学规律得
v22−
v21=-2a s1
解得 v2=1m/s.
由于在(Ⅰ)和(Ⅱ)之间做匀减速直线运动,即加速度大小保持不变,外力F1恒定,所以AB棒受到的安培力不变,即F安1=F安2
得
B2
L21v1
R=
B2
L22v2
R
解得,L2=
v1
v2L1=2m
(3)金属棒从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中,做匀速直线运动,感应电动势大小与位置Ⅱ时的感应电动势大小相等,安培力与位置Ⅱ的安培力大小相等,所以
F2=F安2=4N
设位置(Ⅱ)和(Ⅲ)之间的距离为s2,则
s2=v2t=2m
设从位置(Ⅰ)到位置(Ⅱ)的过程中,外力做功为W1,从位置(Ⅱ)到位置(Ⅲ)的过程中,外力做功为W2,则
W1=F1s1=22.5J
W2=F2s2=8J
根据能量守恒得 W1+W2+[1/2m
v21]=[1/2m
v22]+Q
解得,Q=38J
答:
(1)金属棒向右匀减速运动时的加速度大小是1m/s2;
(2)c、d两点间的距离L2是2m.
(3)金属棒从位置(I)运动到位置(Ⅲ)的过程中,电阻R上放出的热量Q是38J.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题关键要根据导体棒的运动情况,分析受力情况,要选择研究的位置,抓住两个过程及各个状态之间的关系,运用牛顿第二定律、运动学公式和能量守恒结合进行研究.
1年前
你能帮帮他们吗