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如图所示,两根互相平行的光滑金属导轨位于水平面内,相距为,在导轨的一端接有阻值为的电阻,在一侧存在一与水平面垂直的匀强磁场,磁感应强度.一质量为的金属杆垂直放置在导轨上,金属杆的电阻,导轨电阻不计.当金属杆以的初速度进入磁场的同时,受到一个水平向右的外力作用,且外力的功率恒为,经过金属杆达到最大速度,求:
金属杆达到的最大速度;
在这时间内回路产生的热量;
当速度变为时,金属杆的加速度.
  • 试题详解
  • 解题思路:
    当拉力与安培力平衡时金属杆达到最大速度;
    根据动能定理列方程求解回路产生的热量;
    根据牛顿第二定律列方程求解.
  • 解答过程:
    解:达到最大速度的外力
    根据平衡条件:
    得:
    根据动能定理:

    得:
    根据牛顿第二定律:
    得:
    答:金属杆达到的最大速度;
    在这时间内回路产生的热量;
    当速度变为时,金属杆的加速度.
  • 试题点评:
    解决本题的关键正确地对金属杆进行受力分析,灵活运用牛顿第二定律.以及掌握导体棒切割磁感线产生的感应电动势.
  • 动态知识树
    高中物理 -> 电磁学 -> 电磁感应 -> 导体切割磁感线时的感应电动势 -> 电磁感应中的能量转化
  • 题目来源

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