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如图所示,一根粗细均匀、电阻为R的电阻丝做成一个半径为r的圆形导线框,竖直放置在...

manfen5.com 满分网如图所示,一根粗细均匀、电阻为R的电阻丝做成一个半径为r的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感应强度为B,现有一根质量为m、电阻不计的导体棒,从圆形线框最高点由静止沿竖直方向下落,在下落过程中始终与线框接触良好,已知下落距离为manfen5.com 满分网时,棒的速度大小为v1,下落到经过圆心时棒的速度大小为v2.试求:
(1)下落距离为r/2时棒的加速度a;
(2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量Q.
(1)棒下落距离为r时,棒切割磁感线产生感应电动势,根据几何知识求出棒的有效切割长度,即可求出感应电动势,由欧姆定律和安培力公式结合求出安培力,根据牛顿第二定律可求得加速度. (2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中,棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能,根据能量守恒定律求出热量Q. 【解析】 (1)棒下落距离为r时,棒有效的切割长度为L=2rcos30°=,弦所对的圆心角为120°,则圆环上半部分的电阻为,圆环下半部分的电阻为, 由外电路并联电阻为:R1==  此时,回路中感应电动势为 E=BLv,I=,安培力F=BIL, 联立得:F= 由牛顿第二定律得:mg-F=ma 得:a=g-=g- (2)从开始下落到经过圆心的过程中,棒的重力势能减小转化为棒的动能和内能,根据能量守恒定律得: mgr=mv22+Q 解得:Q=mgr-mv22 答:(1)下落距离为r时棒的加速度a为g-; (2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量Q为mgr-mv22.
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考点分析:
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(1)请在答题卡上的虚线框内画出实验应该采用的电路图;
(2)若给出的滑动变阻器有两种规格:A(0~30Ω)、B(0~3kΩ),本实验中滑动变阻器应选用(填字母代号)______
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实验步骤:
A.先用轻弹簧悬挂质量为m的小钩码,测量轻弹簧的伸长量△x,用来求弹簧的劲度系数;
B.把实验器材按图示装置连接好,接通电路,调整滑动变阻器,记录电流表示数为I,以及因通电而使轻弹簧发生的弹簧长度的改变量△x;
C.再调整滑动变阻器,多次进行测量,然后取平均值.请写出B的表达式______(用△x、△x、I、L、m、n来表示,重力加速度为g)
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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