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如图1-13所示,有一对与电阻R相连的平行导轨M和N,它们在同一水平面上.现加一个匀强磁场,磁感应强度B=1 T,磁场方向垂直纸面向里,两导轨间距离l=0.05 m.一质量m=0.O1 kg的导体杆ab垂直放在导轨上(导轨和ab的电阻均不计),ab与导轨的摩擦因数μ=0.1.今以F=0.03 N的水平力拉ab,使它以恒定的速度v=4 m/s向右运动.取g=10 m/s2,求:
(1)R的阻值;
(2)电路中的电流;
(3)电阻R消耗的功率.
请帮忙给出正确答案和分析,谢谢!
参考解答
正确答案:
根据闭合电路的欧姆定律得电路中的电流为【解题指要】本试题是电学综合计算题.它涵盖的知识点较多,有感应电动势、闭合电路欧姆定律、磁场力、摩擦力、电功率、力的平衡等.当ab运动时,闭合回路中有感应电动势和电流.ab做匀速运动,处于平衡状态.ab运动的动力是外力F,运动的阻力是摩擦力Ff和磁场力Fm.平衡时有F=Fm+Ff在F、Fm和Ff三个力中,F已知,Ff可以用摩擦力公式求出,于是可由上式求得Fm.题意给出ab的电阻忽,因此ab相当于一个内阻r=0的电源.讨论:外力的功率为多少?ab克服摩擦力的功率为多少?显然,外力的功率为P外=Fv=0.03×4W=0.12Wab克服摩擦力的功率为Pf=Ffv=μmgv=0.1×0.01×10×4W=0.04W可见外力的功率等于电功率与克服摩擦力的功率之和,符合能量守恒.因此,在本题中计算电功率时也可以用下式计算:P=(F-Ff)v=(F-μmg)v建议基础较好的考生在遇到类似的考题时不妨分别用两种方法计算电功率,这样可以对答案进行验算,确保正确无误.
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