(2007•佛山一模)平行光滑导轨置于匀强磁场中,磁感应强度为B=0.4T,方向垂直于导轨平面.金属棒ab以速度v向左匀

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  • 解题思路:(1)带电粒子重力不可忽略,S断开时,粒子在重力与电场力作用下处于静止状态;S闭合时,粒子在重力和电场力作用下产生加速度,可求平行板间电压,根据闭合电路欧姆定律和串并联电路特点可求金属棒速度;(2)s闭合后,作用于棒的外界拉力的功率可以使用公式P=Fv求得.

    (1)S断开时,粒子在重力与电场力作用下处于静止状态,得:mg=qE=

    qU1

    d

    代入数据解得:U1=1.0V

    设产生的电动势是E,导体棒的电阻是r,则由闭合电路的欧姆定律:

    U1=

    (R1+R2)

    R1+R2+r•E ①

    S闭合时,粒子在重力和电场力作用下产生加速度,由牛顿第二定律得,mg−

    qU2

    d=ma

    代人数据解得,U2=0.4V

    开关闭合后,R1和R3并联总电阻R=4Ω

    闭合电路总电阻R=R2+R=8Ω

    U2=

    R2

    R2+R+r•E ②

    联立①②,代人数据解得:E=2.0V,r=12Ω

    金属棒运动产生感应电动势:

    E=BLv

    所以:v=[E/BL=

    2

    0.4×1]=5.0m/s

    (2)开关闭合后电路中的总电流:I=

    E

    R+R2+r=

    2

    4+4+12A=0.1A

    作用与导体棒上的拉力:F=BIL=0.4×0.1×1=0.04N

    作用于棒的外界拉力的功率为:P=Fv=0.04×5.0=0.2W

    答:(1)金属棒运动的速度为5.0m/s;

    (2)s闭合后,作用于棒的外界拉力的功率为0.2W.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;电功、电功率.

    考点点评: 本题考查知识点多,对学生运算能力、理解能力、细心程度等各方面要求较高,此外题目示意图的理解也有一定难度,要好好把握.

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