分析 (1)經(jīng)過t時間,金屬桿沿速度方向的位移x=v1t,根據(jù)幾何關(guān)系求出導(dǎo)體棒的長度,再根據(jù)E=BLv結(jié)合歐姆定律和安培力公式求解;
(2)根據(jù)歐姆定律、電阻定律以及E=BLv求解;
(3)PF安=PF+PG,再根據(jù)安培力和重力的瞬時功率,從而求出F得瞬時功率即可.
解答 解:(1)經(jīng)過t時間,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BL′v1,
感應(yīng)電流為I=ER總=BL′v1R總,
安培力F安=BIL′=B2L′2v1R總,
由幾何關(guān)系可知L'=2(√22L+v1t)=√2L+2v1t,導(dǎo)軌接入閉合電路的長度為2×√22L'=√2L',
則R總=√2L'ρ.
由以上式子可得F安=B2v1(L+√2v1t)ρ.
(2)N以速度v2向右勻速運動,則導(dǎo)軌水平方向的長度為L+v2t,
根據(jù)歐姆定律得:I′=E′R,
而E′=BL′¯v,且L′=Lcosθ,¯v=0+v⊥2,v⊥=v2cosθ,
根據(jù)電阻定律得:R=ρ(2L+v2t),
解得:I′=BLv22ρ(2L+v2t)
(3)PF安=PF+PG,
而PF安=F安v1,且PG=mgv1cos45°,
解得:PF=B2v12(L+√2v1t)ρ−√2mgv12
答:(1)若使金屬桿cd以速率v1勻速運動,且速度始終垂直于桿向下,金屬桿所受到的安培力隨時間變化的表達式為F=√2B2v12ρ(√2L+2v1t);
(2)若保證金屬桿接觸點M不動,N以速度v2向右勻速運動,電路中電流隨時間的表達式為I′=BLv22ρ(2L+v2t);
(3)在(1)問的基礎(chǔ)上,已知桿的質(zhì)量為m,重力加速度g,則t時刻外力F的瞬時功率為B2v12(L+√2v1t)ρ−√2mgv12.
點評 本題主要考查了電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、電阻定律的直接應(yīng)用,要求同學(xué)們能正確分析電路結(jié)構(gòu),清楚導(dǎo)體棒有效長度的物理意義,難度較大,屬于難題.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | F與r成正比 | B. | F與r成反比 | C. | r越大,F(xiàn)越小 | D. | F與r無關(guān) |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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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: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:多選題
A. | vl>v2 | B. | vl<v2 | C. | t1<t2 | D. | t1=t2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 電流表示數(shù)變大 | B. | 電壓表的示數(shù)變小 | ||
C. | 電動機的輸出功率變小 | D. | 電陽R0消耗的功率變大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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