Question

如圖所示，電源的電動勢E=1.5V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，AB=0.5m，AB電阻R=0.1Ω。固定框架的電阻不計。磁感應(yīng)強度為0.5T。S閉合前AB靜止。金屬框?qū)?i>AB的滑動摩擦力為0.25N。

(1)電鍵S閉合后，當(dāng)AB的速度達到穩(wěn)定時，電路中的電流多大？
(2)AB的最大速度多大？
(3)當(dāng)AB速度達最大后，電源消耗的電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？通過計算驗證，能的轉(zhuǎn)化是否符合守恒定律？

Answer 1

(1) 1A (2)3.6m/s(3) 能的轉(zhuǎn)化符合守恒定律

試題分析：(1)對AB，受力分析如圖，當(dāng)AB所受合外力為零時，AB速度達到穩(wěn)定且最大。
此時f=F=BIL      ①(1分)
I==1A   ②(2分)

(2)設(shè)AB最大速度為V，此時AB切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為E'，
依法拉第電磁感應(yīng)定律得：E'="BLV"       ③ (1分)
依全電路歐姆定律得：I=      ④  (1分)
由③④得:V=  ⑤(2分)
(3)導(dǎo)體AB速度達最大后，電源消耗的電能轉(zhuǎn)化為回路的電熱和AB與金屬框摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。          ⑥   (1分)
電源消耗的功率：
P=IE=1×1.5W=1.5W           ⑦    (1分)
回路產(chǎn)生的熱功率：
P熱="I2(R+r)=12×(0.1+0.5)W=0.6W"      ⑧    (1分)
AB克服摩擦力做功的功率：
P'=fV=0.25×3.6W=0.9W           ⑨(1分)
由⑦⑧⑨可知，P= P熱+P'。
可見，能的轉(zhuǎn)化符合守恒定律            ⑩(1分)
點評：做此類型的關(guān)鍵是對導(dǎo)體棒運動分析，根據(jù)閉合回路歐姆定律分析解題