问题 计算题

如图(a)为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出图像。足够长光滑金属轨道电阻不计,倾角θ=30°。轨道上端连接有阻值R=1.0Ω的定值电阻,金属杆MN电阻r=0.5Ω,质量m=0.2kg,杆长。在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,让金属杆从图示位置由静止开始释放,此后计算机屏幕上显示出如图(b)所示的图像(设杆在整个运动过程中与轨道垂直,)。试求:

图(a)                                                 图(b)

(1)t=0.5s时电阻R的热功率;

(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;

(3)估算0~1.2s内通过电阻R的电量大小及在R上产生的焦耳热。

答案

(1)(2)(3)(1.26C~1.33C格均正确)      

题目分析:

解:(1)由It图像可知当t=0.5s时,I=1.10A;       

                                            

(2)由图知,当金属杆达到稳定运动时的电流为1.60A,         

杆受力平衡:                                                   

解得                     

(3)1.2s内通过电阻的电量为图线与t轴包围的面积,由图知:

总格数为129格(126~133格均正确)

(1.26C~1.33C格均正确)           

由图知:1.2s末杆的电流I=1.50A                                       

                

                

                                                    

       

                              

点评:本题电路结构较为复杂,关键要理解图象的物理意义.

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