如图甲所示,空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是相互平行的粗糙的长直导轨,处于同一水平面内,其间距L=0.2m,R是连在导轨一端的电阻,ab是跨接在导轨上质量m=0.1kg的导体棒,从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好,图乙是棒的速度—时间图像,其中OA段是直线,AC是曲线,DE是曲线图像的渐近线,小型电动机功率在12s末达到额定功率Pm=4.5W,此后功率保持不变,除R以外,其余部分的电阻均不计,取g=10m/s2。求:
(1)导体棒在0~12s内的加速度大小;
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数和电阻R的阻值;
(3)若已知0~12s内R上产生的热量为12.5J,则此过程中牵引力F做的功。
解:(1)由v-t图象可知,在0~12s时间内导体棒做匀加速直线运动:
…………………①
由图乙数据解得:a=0.75m/s2 …………………②
(2)设金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,根据图乙信息,A点:
…………………③
…………………④
对金属棒,由牛顿第二定律:
…………………⑤
由题意有:
…………………⑥
当棒达到最大速度vm时,有:
…………………⑦
…………………⑧
对金属棒,由力的平衡条件有:
…………………⑨
…………………⑩
联解③~⑩代入数据解得:
…………………⑪
(3)根据图乙信息,在0~12s内,对金属棒:
通过的位移: …………………⑫
由功能关系: …………………⑬
解⑫⑬代入数据得:
WF=27.35J …………………⑭
评分参考意见:本题共14分,①~⑭式各1分;若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com