(2010•上海模拟)在光滑绝缘水平面上,一个电阻为0.1Ω、质量为0.05kg的矩形金属框abcd以10m/s的初速度

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  • 解题思路:首先根据能量守恒求出金属框产生1.6J热量时的速度大小.此该以后线框做匀减速运动,由运动学公式可求得加速度,并能求出t=1s时的速度,根据安培力公式和牛顿第二定律求出外力F的大小.同理,确定出t=2s时外力F的方向.

    设金属框产生1.6J热量时的速度大小为v1,根据能量守恒定律得:

    Q=[1/2m

    v20−

    1

    2m

    v21]

    其中 m=0.05kg,v0=10m/s,Q=1.6J代入解得,v1=6m/s

    设匀减速运动的加速度大小为a,由v1-at=0得

    a=

    v1

    t=[6/3]=2m/s2

    则t=1s时速度为v2=v1-at=6-2×1=4m/s

    设此时外力F的大小为F,方向水平向右,则有

    B2L2v2

    R-F=ma

    解得,F=0

    t=2s时速度为v3=v1-at=6-2×2=2m/s

    设此时外力F的大小为F′,方向水平向右,则有

    B2L2v3

    R-F′=ma

    解得,F′=-0.05N,说明外力F方向水平向左.

    故答案为:0,水平向左

    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;左手定则;电磁感应中的能量转化.

    考点点评: 本题是能量守恒定律、牛顿第二定律和运动学公式的综合应用,要掌握安培力的表达式F=B2L2vR,采用假设法求解.