综合题19.0分
物理

如图所示,平行金属导轨MN 、PQ放置在水平面上,导轨宽度L=0.5m, 其左端接有R=2Ω的定值电阻, 导轨MN上X>0部分是单位长度电阻ρ=6Ω/m的均匀电阻丝, 其余部分电阻不计,垂直于导轨平面的磁场,其磁感应强度BX随位移X发生变化。质量m=1kg,电阻不计的导体棒垂直于导轨放置,导体棒与两导轨间的动摩擦因数均为μ=0.2,现在施加沿X轴正方向的外力F使导体棒以v=4m/s的速度从坐标原点O开始向右做匀速直线运动,导体棒运动过程中电阻R上消耗的电功率P=8W且恒定。

27.求导体棒运动过程中电阻通过的电流强度I

28.磁感应强度BX随位移X变化的函数关系式;

29.从O点开始计时,导体棒运动2秒的时间内拉力所做的功。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

I=2A

解析

根据P=I2R                        ①

由①得=2A             ②

考查方向

本题主要考查了电磁感应和电路综合应用。   

解题思路

根据P=I2R 可求电流;

易错点

由于安培力的大小随位移X做线性变化,所以2s内安培力做功W=

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

BX=6X+2(T)

解析

在位移为X处:

电动势EX=BXLv                        

导轨电阻RX=ρX                         ④

电路中的电流IX=                ⑤

依题意IX=I                             ⑥

由②③④⑤⑥解得:

                ⑦

BX=6X+2(T)                        ⑧

考查方向

本题主要考查了电磁感应和电路综合应用。   

解题思路

由欧姆定律和法拉第电磁感应定理结合求解;

易错点

由于安培力的大小随位移X做线性变化,所以2s内安培力做功W=

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

WF =224J

解析

在位移为X处导体棒所受安培力为:

FX=BXIL                                ⑨

由⑧⑨得:

FX=6X+2(N)                           ⑩

t=2s时间内导体棒位移X=vt=8m            ⑪

由于安培力的大小随位移X做线性变化:

t=0时   F1=2N

t=2s时  F2=50N

由⑨⑩⑪得:2s内安培力做功

W==208J                  ⑫

运动2S的时间内摩擦力做的功:

Wf = f X =16J                          ⑬

由动能定理WFWW f  =△EK          ⑭

由⑫⑬⑭得:

拉力做功WF=W+

考查方向

本题主要考查了电磁感应和电路综合应用。   

解题思路

由动能定理求解。

易错点

由于安培力的大小随位移X做线性变化,所以2s内安培力做功W=