Question

如圖（a）為一研究電磁感應的實驗裝置示意圖，其中電流傳感器（相當于一只理想的電流表）能將各時刻的電流數據實時通過數據采集器傳輸給計算機，經計算機處理后在屏幕上同步顯示出圖像。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=0.2kg，桿長。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，此后計算機屏幕上顯示出如圖（b）所示的圖像（設桿在整個運動過程中與軌道垂直，）。試求：

圖（a）                                                 圖（b）

（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內通過電阻R的電量大小及在R上產生的焦耳熱。

 

Answer 1

【答案】

（1）（2）（3）（1.26C~1.33C格均正確）      

【解析】

試題分析：

解：（1）由I?t圖像可知當t=0.5s時，I=1.10A；       

                                            

（2）由圖知，當金屬桿達到穩定運動時的電流為1.60A，         

桿受力平衡：                                                   

解得                     

（3）1.2s內通過電阻的電量為圖線與t軸包圍的面積，由圖知：

總格數為129格（126~133格均正確）

（1.26C~1.33C格均正確）           

由圖知：1.2s末桿的電流I=1.50A                                       

                

                

                                                    

       

                              

考點：電功率、電磁感應、閉合電路歐姆定律。

點評：本題電路結構較為復雜，關鍵要理解圖象的物理意義．