2019-04-18
(2010·上海物理)(14分)如图,宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布,将质量m=0.1kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并且框架接触良好,以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标,金属棒从 处以 的初速度,沿x轴负方向做 的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用。求: (1)金属棒ab运动0.5m,框架产生的焦耳热Q; (2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系; (3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q,某同学解法为:先算出金属棒的运动距离s,以及0.4s时回路内的电阻R,然后代入 q= 求解指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。 |
(1) (2) (3)见解析 |
(1) , 因为运动中金属棒仅受安培力作用,所以F=BIL 又 ,所以 且 ,得 所以 (2) ,得 ,所以 。 (3)错误之处:因框架的电阻非均匀分布,所求 是0.4s时回路内的电阻R,不是平均值。 正确解法:因电流不变,所以 。 本题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度:难。 |
(1) (2) (3)见解析 |
(1) , 因为运动中金属棒仅受安培力作用,所以F=BIL 又 ,所以 且 ,得 所以 (2) ,得 ,所以 。 (3)错误之处:因框架的电阻非均匀分布,所求 是0.4s时回路内的电阻R,不是平均值。 正确解法:因电流不变,所以 。 本题考查电磁感应、电路与牛顿定律、运动学公式的综合应用。难度:难。 |