高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题 题目答案及解析

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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,两根光滑平行直导轨$MN$$PQ$固定在同一水平面内,间距为$L=0.5m$,导轨的左端接有电源电动势$E=10\;\rm V$,内阻$r=1\;\rm \Omega$ 。一质量为$m=0.1\;\rm kg$,电阻为$R=4\;\rm \Omega$的导体棒$ab$垂直于导轨放置。空间存在斜向右上方且与轨道平面成$\theta=53^\circ$角的匀强磁场,匀强磁场方向与导体棒$ab$垂直,磁感应强度为$B=0.5\;\rm T$。求:

闭合开关瞬间,导体棒$ab$受到安培力大小和方向;

[["

$0.5\\;\\rm N$;斜向右下方且与轨道平面成$37^\\circ$角;

"]]

由闭合电路欧姆定律,可知$I=\dfrac{E}{R+r}$

依题意,电流与磁场垂直,由安培力公式得$F_{安}=BIL$

联立,解得$F_{安}=0.5\;\rm N$

根据左手定则可知,闭合后导体棒受到安培力斜向右下方且与轨道平面夹角为$\alpha=90^\circ − 53^\circ =37^\circ $

如图

闭合开关瞬间,棒$ab$的加速度大小。

[["

$4\\;\\rm {m/s^{2}}$

"]]

由于是光滑导轨,则金属棒在水平方向仅受到安培力的分力,根据牛顿第二定律可得$ma=F_{安}\sin \theta$

解得$a=4\;\rm {m/s^{2}}$

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如图所示为水平面内的两根光滑平行导轨,左侧连接阻值为的定值电阻,处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小未知,与导轨宽度相同的导体棒质量为、电阻为,以初速度从图示位置沿着导轨向右滑动,滑动距离为后停下。棒与导轨始终接触良好,其他电阻不计,则 如图,某工厂污水流量计是横截面为矩形的水平管道。污水(含有大量正、负离子,可视为电阻率恒为的导电液体)从外向里流经该污水流量计,整个装置处于竖直向上,磁感应强度为的匀强磁场内。污水流量计长、宽、高分别为、、,上、下板绝缘,左、右板导电(电阻不计)且外接开关和内阻为 的电流表,闭合开关后电流表读数为。已知闭合开关前后污水流速不变,且污水在流量计中受到的阻力恒为,下列说法错误的是 如图所示,、是两根半径为的粗糙的圆弧轨道,其间距为,点为圆弧的圆心,、连线水平,、在同一水平高度,圆弧轨道电阻不计,在其上端连有一阻值为的电阻,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为。现有一根长度稍大于、质量为、电阻为的金属棒从轨道的顶端处以一定的初速度开始下滑,由于轨道摩擦的作用,下滑过程中金属棒的速率保持不变,到达轨道底端时对轨道的压力为,求: 如图所示,两平行金属导轨间距为,下端连接阻值为的定值电阻,两导轨形成的斜面倾角,两导轨之间有一长度为的匀强磁场区域,磁感应强度的大小为(为大于的常数),方向垂直于斜面向上,图中两条虚线为磁场的边界。现将质量、电阻、长度为的金属棒由静止放置在导轨上,金属棒与导轨间的动摩擦因数,金属棒初位置与磁场边界的距离为。在时刻释放金属棒,它沿导轨匀加速下滑,当它进入磁场的瞬间,磁场开始保持不变,金属棒恰好能匀速下滑,已知重力加速度取,。求: 如图所示,上方足够长的水平轨道左端接一电源,电源电动势,内阻,导轨间距。下方两个相同的绝缘圆弧轨道、正对上方轨道放置,间距也为,半径、圆心角,并与下方足够长水平轨道相切于、两点。已知上方水平轨道区域内存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度。导轨上放置一质量,电阻的金属棒。闭合开关后,金属棒能以最大速度从上方轨道水平抛出,恰能从处沿切线进入圆弧轨道。不计导轨电阻,所有轨道光滑,重力加速度取。 如图所示电路中,电源电动势为、内阻为,,,电容器中一带电液滴恰好处于静止状态,理想电压表、示数分别为、,理想电流表示数为,当滑动变阻器触头向滑动后,下列说法正确的是
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