如圖所示,豎直放置的兩根足夠長的光滑金屬導軌相距為L,導軌的兩端分別與電源(串有一滑動變阻器R)、定值電阻、電...
問題詳情:
如圖所示,豎直放置的兩根足夠長的光滑金屬導軌相距為L,導軌的兩端 分別與電源(串有一滑動變阻器 R)、定值電阻、電容器(原來不帶電)和開關K相連.整個空間充滿了垂直於導軌平面向外的勻強磁場,其磁感應強度的大小為B.一質量為m,電阻不計的金屬棒 ab 橫跨在導軌上.已知電源電動勢為E,內阻為r,電容器的電容為C,定值電阻的阻值為R0,不計導軌的電阻.
(1)當K接1時,金屬棒 ab 在磁場中恰好保持靜止,則滑動變阻器接入電路的阻值 R 為多大?
(2)當 K 接 2 後,金屬棒 ab 從靜止開始下落,下落距離 s 時達到穩定速度,則此穩定速度的大小為多大?下落 s 的過程中所需的時間為多少?
(3) ab 達到穩定速度後,將開關 K 突然接到3,試通過推導,説明 ab 作何種*質的運動?求 ab 再下落距離 s 時,電容器儲存的電能是多少?(設電容器不漏電,此時電容器沒有被擊穿)
【回答】
(1)(2)(3)勻加速直線運動
【解析】
(1)金屬棒ab在磁場中恰好保持靜止,由BIL=mg
得 (2)由
得 由動量定理,得 其中 得 (3)K接3後的充電電流 mg-BIL=ma
得=常數 所以ab棒的運動*質是“勻加速直線運動”,電流是恆定的. v22-v2=2as 根據能量轉化與守恆得 解得:
【點睛】
本題是電磁感應與電路、力學知識的綜合,關鍵要會推導加速度的表達式,通過分析棒的受力情況,確定其運動情況.
知識點:磁場對通電導線的作用力
題型:解答題
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