问题 计算题

如图所示,电源的电动势E=1.5V,内电阻r=0.5Ω,AB=0.5m,AB电阻R=0.1Ω。固定框架的电阻不计。磁感应强度为0.5T。S闭合前AB静止。金属框对AB的滑动摩擦力为0.25N。

(1)电键S闭合后,当AB的速度达到稳定时,电路中的电流多大?

(2)AB的最大速度多大?

(3)当AB速度达最大后,电源消耗的电能转化为什么形式的能?通过计算验证,能的转化是否符合守恒定律?

答案

(1) 1A (2)3.6m/s(3) 能的转化符合守恒定律

题目分析:(1)对AB,受力分析如图,当AB所受合外力为零时,AB速度达到稳定且最大。

此时f=F=BIL      ①(1分)

I==1A   ②(2分)

(2)设AB最大速度为V,此时AB切割磁感线产生的电动势为E',

依法拉第电磁感应定律得:E'="BLV"       ③ (1分)

依全电路欧姆定律得:I=      ④  (1分)

由③④得:V=  ⑤(2分)

(3)导体AB速度达最大后,电源消耗的电能转化为回路的电热和AB与金属框摩擦产生的内能。          ⑥   (1分)

电源消耗的功率:

P=IE=1×1.5W=1.5W           ⑦    (1分)

回路产生的热功率:

P热="I2(R+r)=12×(0.1+0.5)W=0.6W"      ⑧    (1分)

AB克服摩擦力做功的功率:

P'=fV=0.25×3.6W=0.9W           ⑨(1分)

由⑦⑧⑨可知,P= P热+P'。

可见,能的转化符合守恒定律            ⑩(1分)

点评:做此类型的关键是对导体棒运动分析,根据闭合回路欧姆定律分析解题

单项选择题
计算题