分析 (1)根據(jù)法拉第電磁感應定律、歐姆定律、電量公式q=It及運動學位移時間公式結(jié)合,可求得電荷量q.
(2)推導出安培力與時間t的關(guān)系式,再由牛頓第二定律得到F與t的表達式.
(3)外力做功等于回路產(chǎn)生的焦耳熱、摩擦生熱和棒獲得的動能之和,根據(jù)功能關(guān)系求解.
解答 解:(1)時間t內(nèi)通過電阻R的電荷量為:q=¯It
電流的平均值為:¯I=¯ER+r
感應電動勢平均值為:¯E=BL¯v
聯(lián)立得:q=BL¯vtR+r
根據(jù)運動學公式有:¯vt=12at2
所以有:q=BLat22(R+r)
(2)t時刻導體棒的速度為:v=at
產(chǎn)生的感應電動勢為:E=BLv
感應電流為:I=ER+r
金屬棒所受的安培力大小為:F安=BIL
聯(lián)立以上四式得:F安=B2L2atR+r
根據(jù)牛頓第二定律得:F-μmg-F安=ma
則得:F=μmg+ma+B2L2atR+r
(3)f時間內(nèi)棒通過的距離為:x=12at2
在電阻r上產(chǎn)生的焦耳熱為rRQ,
根據(jù)功能關(guān)系可得,外力做功為:
W=μmgx+Q+rRQ+12mv2=\frac{1}{2}μmga{t}^{2}+\frac{R+r}{R}Q+\frac{1}{2}m(at)^{2}
答:(1)從靜止開始經(jīng)時間t內(nèi)通過電阻R的電荷量q是\frac{BLa{t}^{2}}{2(R+r)};
(2)水平力F關(guān)于時間t的表達式是F=μmg+ma+\frac{{B}^{2}{L}^{2}at}{R+r};
(3)如果從靜止開始經(jīng)時間t在電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,則該過程中外力做功為\frac{1}{2}μmga{t}^{2}+\frac{R+r}{R}Q+\frac{1}{2}m(at)^{2}.
點評 本題是電磁感應中的力學問題,電磁感應與力聯(lián)系橋梁是安培力,這類問題的關(guān)鍵在于安培力的分析和計算.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 兩車運動的方向相反 | B. | 前6s內(nèi)兩車的位移相同 | ||
C. | t=6s時,兩車一定相遇 | D. | t=4s時,兩車的速度相同 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 介質(zhì)中質(zhì)點的振幅是4cm | B. | 此波的波長是4m | ||
C. | 此波的頻率是0.5Hz | D. | 此波的周期是0.5s |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
測試點 | 電壓示數(shù) |
a、b | 有示數(shù) |
c、d | 無示數(shù) |
d、f | 有示數(shù) |
測試點 | 表針偏轉(zhuǎn)情況 |
c、d | ![]() |
d、e | ![]() |
e、f | ![]() |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 在t=\frac{T}{4}時,線圈中的磁通量變化率最小 | |
B. | 在t=\frac{T}{2}時,磁場方向與線圈平面平行 | |
C. | 線圈中電動勢的瞬時值e=Emcos(\frac{2πl(wèi)}{T}) | |
D. | 若線圈轉(zhuǎn)速增大為原來的2倍,則線圈中電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 微粒帶負電 | B. | 微粒帶正電 | ||
C. | 微粒的機械能守恒,電勢能增大 | D. | 微粒的機械能守恒,動能減小 |
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