(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
(3)流经电流表电流的最大值Im.
【考点】D9:导体切割磁感线时的感应电动势;DD:电磁感应中的能量转化
【分析】(1)导体棒最终稳定时,做匀速运动,根据平衡条件和电磁感应知识可求出B;
(2)由感应电动势公式E=BLv求得速度.
(3)据题意,导体棒刚进入磁场时的速度最大,由机械能守恒定律求出最大速度,再求电流的最大值Im.
【解答】解:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,此时导体棒受到的重力和安培力平衡,
则有 BIL=mg
(2)感应电动势 E=BLv
(3)由题意得导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
感应电动势最大值 Em=BLvm
【点评】本题是基础题,是电磁感应知识、闭合电路欧姆、机械能守恒定律简单的综合应用,考查基本功,不能丢分.
14.(16分)在游乐节目中,选手需要于借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小舒和小程观看后对此进行了讨论.如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角α=53°,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.(不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深.取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)
(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;
(2)若绳长l=2m,选手摆到最高点时松手落入水中.设水对选手的平均浮力f1=800N,平均阻力f2=700N,求选手落入水中的深度d;
(3)若选手摆到最低点时松手,小舒认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小程认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点.
【考点】43:平抛运动;4A:向心力;65:动能定理;6C:机械能守恒定律
【专题】16:压轴题.
【分析】(1)、在摆动过程中,机械能是守恒的,应用机械能守恒定律求出运动到最低点时的速度.再用牛顿运动定律结合圆周运动的向心力求出绳子对选手的拉力,最后用牛顿第三定律求出选手对绳子的拉力.
(2)、对从选手开始下落,到进入水后速度为零的过程中,由贯穿整个过程的重力做正功,进入水后,浮力和阻力对选手做负功,选手初末状态的动能都为零,用动能定理列式,求出落入水中的深度.
(3)、对平抛运动沿水平和竖直两个方向进行分解,水平方向上是匀速直线运动,竖直方向上时自由落体运动,分别列出位移式子,联立后进行数学分析,得出当l=1.5m时,水平方向由最大值.
【解答】解:
(1)选手摆到最低点的过程中,机械能守恒,有:
选手摆到过程中,做圆周运动,设绳子对选手的拉力为F′,则在最低点时有:
①②两式联立,解得:
F′=(3﹣2cosα)mg=1080N
人对绳的拉力与绳对人的拉力是作用力与反作用力的关系,所以有:F=F′
则F=1080N
(2)、对选手开始下落到在水中速度为零整个过程进行分析,重力、浮力和阻力分别做功,设进入水的深度为d,由动能定理有:
mg(H﹣lcosα+d)﹣(f1+f2)d=0
代入数据解得:d=1.2m
(3)、选手从最低点开始做平抛运动
水平方向上有:x=vt
因此,两人的看法均不正确.当绳长越接近1.5m时,落点距岸边越远.
答:(1)求选手摆到最低点时对绳拉力为1080N.
(2)选手落入水中的深度为1.2m
(3)当l=1.5m时,在浮台上的落点距岸边最远.