高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-1

第二章 恒定电流

2.7 闭合电路的欧姆定律

闭合电路的欧姆定律基本问题

如图所示,固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为$L$,其左端接有阻值为$R$的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为$B$的匀强磁场中。一质量为$m$的导体杆$ab$垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触。现杆在水平向右、垂直于杆的恒力$F$作用下从静止开始沿导轨运动距离$d$时,速度恰好达到稳定状态(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为$r$,导轨电阻不计,不计一切摩擦。试求:

导体杆$ab$达到稳定状态时通过导体杆的电流大小和方向;

[["

导体杆$ab$达到稳定状态时通过导体杆的电流大小$\\dfrac{F}{BL}$,电流方向为$b→a$

"]]

导体杆$ab$在恒力$F$作用下做加速度减小的加速运动,当加速度为零的时候,导体杆$ab$达到最大速度,此后做匀速直线运动,即稳定状态。

有:$F=F_{安}$

$F_{安}=BIL$

联立得:$I= \dfrac{F}{BL}$

根据右手定则,杆中电流方向为$b→a$

导体杆达到稳定状态时,$ab$杆的速度大小;

[["

导体杆达到稳定状态时,$ab$杆的速度大小为$\\dfrac{F(R + r)}{B^{2}L^{2}}$

"]]

导体杆$ab$ 到达稳定状态时,杆$ab$ 产生电动势:$E=BLv_{m}$$v_{m}$即为$ab$杆的速度大小。

根据闭合电路的欧姆定律可得:$I= \dfrac{E}{R + r}$

解得:$v_{m}= \dfrac{F(R + r)}{B^{2}L^{2}}$

导体杆从静止开始沿导轨运动距离$d$的过程中电阻$R$产生的热量。

[["

导体杆从静止开始沿导轨运动距离$d$的过程中电阻$R$产生的热量为$\\dfrac{RFd}{R + r} - \\dfrac{mRF^{2}(R + r)}{2B^{4}L^{4}}$

"]]

设导体杆从静止开始沿导轨运动距离$d$时回路产生的热量为$Q$

由动能定理得:$Fd-Q= \dfrac{1}{2}mV_{m}^{2}$

则电阻$R$上产生的热量$Q_{R}= \dfrac{R}{R + r}\cdot Q$

联立解得:$Q_{R}= \dfrac{RFd}{R + r} - \dfrac{mRF^{2}(R + r)}{2B^{4}L^{4}}$

高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析(完整版)

去刷题
相关题库:
单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时,其电阻率发生变化的现象,称为“压阻效应”。现用电路研究某长薄板电阻的压阻效应,已知电阻的阻值变化范围为几欧到十几欧,实验室中有下列器材: 如图,足够长的“”形光滑金属框架固定在水平面内,金属框架所在空间分布有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。时刻,一足够长导体棒在水平拉力作用下,以速度沿金属框架角平分线从点开始向右匀速运动,已知金属框架和导体棒单位长度的电阻相等。下列关于整个回路的电动势电流,拉力、拉力的功率随时间变化的图像正确的是 年月日下午,我国第三艘航空母舰福建舰圆满完成为期天的首次航行试验任务。福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,配置电磁阻拦装置,其原理是在飞机着舰时利用电磁作用力使它快速停止。为研究问题的方便,我们将其简化为如图所示的模型。在磁感应强度为、方向如图所示的匀强磁场中,两根平行金属轨道、固定在水平面内,相距为、轨道端点间接有电阻。一根长为、质量为、电阻为的导体棒垂直于、静止放在轨道上,与轨道接触良好。质量为的飞机着舰后立即关闭动力系统,以水平速度迅速钩住导体棒,并立即与获得共同的速度,仅在电磁作用力下很快停下来。不计其他电阻及摩擦阻力,求: 如图所示,两根足够长的水平金属直导轨平行放置,轨道间距为,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为。现将质量均为、长均为、电阻均为的金属棒、垂直轨道放置,开始时棒固定,棒在水平外力的作用下从静止开始运动,水平外力的功率恒为。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,两金属棒与导轨间的动摩擦因数均为,导轨电阻不计,重力加速度取,则: 某同学要测量某未知电源的电动势和内阻,他设计的电路图如图所示,供选择的仪器如下。 如图所示,间距为且足够长的光滑平行导轨上方连接阻值为的电阻,导轨与水平面间的夹角为,空间存在垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。将质量为、电阻为、金属棒长度稍大于导轨间距,与导轨相交于的金属棒由静止释放,金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,导轨电阻不计,重力加速度大小为,求:
今日推荐