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如图所示,水平放置的光滑金属框abcd单位长度电阻为r,bc=L,ab=cd=2...

如图所示,水平放置的光滑金属框abcd单位长度电阻为r,bc=L,ab=cd=2L.长度为L的导体杆MN放在金属框上,并以匀速v从最左端向右平动.导体杆MN单位长度电阻值为2r.整个空间充满匀强磁场,磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面(abcd平面)向里.求:
(1)当导体杆MN的位移manfen5.com 满分网时,MN两端的电压多大?
(2)在上述位置外力F的大小是多少?
(3)当导体杆MN的位移s2为多大时金属框上消耗的电功率最大?最大功率为多少?

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(1)求出感应电动势的大小,以及内阻和外阻的大小,根据欧姆定律求出MN两端的电压大小. (2)根据欧姆定律求出感应电流的大小,通过安培力的公式求出导体杆所受安培力大小,抓住外力F与安培力相等求出外力F的大小. (3)结合闭合电路欧姆定律和功率的公式求出金属框上消耗的电功率,通过数学求极值的方法求出功率的最大值,并求出此时导体杆MN的位移. 【解析】 (1)导体棒MN运动时产生的感应电动势为ε=BLv① 导体棒MN的电阻为rMN=2Lr② 当导体杆MN的位移时,导体杆右侧金属框的电阻为 R=4Lr③ 此时MN两端的电压为④ (2)在上述位置时感应电流大小为⑤ 安培力大小⑥ 由于导体杆做匀速运动,外力F等于安培力,即⑦ (3)金属框上消耗的电功率为⑧ 当,即R=2Lr时,P最大. 此时有R=(5L-S2)r=2Lr⑨ 可得 此时最大功率为. 答:(1)当导体杆MN的位移时,MN两端的电压为. (2)在上述位置外力F的大小是. (3)当导体杆MN的位移为时金属框上消耗的电功率最大,最大功率为.
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考点分析:
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假设我们已经进入了航天时代,一个由高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球,准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度g,这些器材是:
A.钩码一盒B.重锤一个
C.已知直径的带孔金属小球一个D.无弹性的丝线一根
E.刻度尺一把F.测力计一个
G.天平一台(含砝码一盒)H.秒表一个
I.支架(能满足实验所需的固定作用)
J.光电计时器(可用来精确测量运动物体经过某两点的时间间隔)
到达X星球后,某学生从以上器材中选择合适的器材,根据不同的实验原理,用不同的方法测出了重力加速度g'的值.现请你完成他所做的实验:
实验一:(已经完成)
(1)选用的器材有:A、F、G.
(2)需要测量的物理量为:钩码的质量m,钩码的重力F.
(3)计算重力加速度的表达式为manfen5.com 满分网
实验二:
(1)选用的器材有:   
(2)需要测量的物理量为:   
(3)计算重力加速度的表达式为g'=    查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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