問題詳情:
圖*爲一研究電磁感應的實驗裝置示意圖,其中電流傳感器(相當於一隻理想的電流表)能將各時刻的電流數據實時透過數據採集器傳輸給計算機,經計算機處理後在屏幕上同步顯示出I﹣t圖象.足夠長光滑金屬軌道電阻不計,傾角 θ=30°.軌道上端連接有阻值 R=1.0Ω的定值電阻,金屬桿MN電阻 r=0.5Ω,質量 m=0.4kg,杆長 L=1.0m.在軌道區域加一垂直軌道平面向下的勻強磁場,讓金屬桿從圖示位置由靜止開始釋放,此後計算機屏幕上顯示出如圖乙所示的I﹣t圖象,設杆在整個運動過程中與軌道垂直,取 g=10m/s2.試求:
(1)t=0.5s 時電阻R的熱功率;
(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小;
(3)估算 0~1.2s內透過電阻R的電荷量大小及在R上產生的焦耳熱.
【回答】
(1)由I﹣t圖象可知當t=0.5s時,I=1.10A;
P=I2R=1.102×1.0W=1.21W
(2)由圖知,當金屬桿達到穩定運動時的電流爲1.60A,
穩定時杆勻速運動,受力平衡,則有:mgsinθ=BIL
解得
(3)1.2s內透過電阻的電量爲圖線與t軸包圍的面積,由圖知,總格數爲130格,q=130×0.1×0.1C=1.30C
由圖知,1.2s末杆的電流I=1.50A
由閉合電路歐姆定律得
得
又
所以:
根據能量守恆得 ,
電路中產生的總熱量爲
答:(1)t=0.5s 時電阻R的熱功率1.21W;
(2)勻強磁場的磁感應強度B的大小1.25T;
(3)估算 0~1.2s內透過電阻R的電荷量爲1.3C及在R上產生的焦耳熱1.65J.
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題