Question

高中物理问答

Answer 1

问：高中物理问答

答：拍清晰一点哦

答：右边有些字看不到

答：亲，很高兴为您解答!1）为了使导体棒b能沿导轨向下运动，需要满足导体棒b所受的洛伦兹力的大小大于或等于其自身的重力。而洛伦兹力的大小为F = qvB，其中q为导体棒中的电荷量。由于导体棒为金属，电荷量q = nAe，其中n为电荷载流子的数量，A为导体棒的横截面积，e为电子基本电荷。在平衡状态下，导体棒b所受的洛伦兹力与其自身的重力相等，即mg = qvB。因此，v的最大值为v = mg / (qB)。根据题目中给出的数据：m = 0.5 kg，B = 0.5 T。然后我们需要计算导体棒b中的电荷量q。由于导体中的电荷是自由移动的，我们可以将其看作一个理想导体，其内部电场强度为零。因此，在磁场中，导体中的电荷分布是均匀的，且在导体棒的横截面上的电荷密度是均匀的。导体棒b的长度在导轨间距d的平行于导轨的投影为l = d * sinθ。导体棒b的横截面积为A = l * d。因此，导体棒b中电荷量为q = nAe = n * (l * d) * e。根据电荷守恒定律，电流I = q / t，其中t为电荷通过横截面所需的时间。由于导体棒b是匀速运动的，所以电荷通过横截面所需的时间为t = d / v。因此，电流I = q / (d / v) = qv / d。根据欧姆定律，电流I = U / R，其中U为导体棒上的电势差，R为导体棒的电阻。将上面得到的电流I代入欧姆定律中，有qv / d = U / R。解得U = qvR / d。根据能量守恒定律，电势能转化为机械能，有mgd = (1/2)mv^2 + U。将上面得到的电势差U代入能量守恒定律中，有mgd = (1/2)mv^2 + qvR / d。整理得(mg - qvR/d) * d = (1/2)m*v^2。解得v^2 = 2g(qR - mv)。由于题目中已给出了θ，可以计算出l和q，然后代入此公式，即可计算出v的最大值。2）根据安培力定律，导体棒b受到的安培力的大小为Fm = BIl，其中I为电流，l为导体棒在磁场中的长度。由于磁场垂直于导轨，所以导体棒b受到的安培力的方向与负电荷速度的方向相反。根据之前的推导，导体棒b中电流的大小为I = qv / d。因此，导体棒b所受的安培力的大小为Fm = BIl = B(qv / d)l = Bqlv / d。当导体棒b受到的安培力F

答：当导体棒b受到的安培力Fm大于外力F时，导体棒b将继续加速。当Fm等于外力F时，导体棒b的速度将保持不变，即达到最大速度。因此，需要满足F = Bqlv / d。将题目中给出的数据代入方程中，即可求解出外力F的大小范围。根据安培力定律，导体棒a受到的安培力的方向与导体棒b相反，大小相等。因此，导体棒a所受的安培力的大小也为Fm = Bqlv / d。根据动能定理，有Fd = (1/2)mv1^2，即外力F所做的功等于导体棒a的动能增量。所以外力F做的功可以通过求解Fd公式得到。3）在t = 2 s的时刻，导体棒b的速度达到了5.06 m/s。而导体棒b受到的安培力Fm是一个恒定的值，所以导体棒b的加速度a满足Fm = ma。即a = Fm / m = Bqlv / (dm)。根据等加速度运动公式，有v2^2 = v1^2 + 2ad。将给定的数据代入等加速度运动公式中，即可求解出导体棒b的加速度a和加速度时间t = 2 s。在t = 2 s的时刻，导体棒b的速度为5.06 m/s，而加速度为a。根据速度-时间图，可以求得导体棒b在0-2 s内的位移为s = (v1 + v2)t / 2 = (2 m/s + 5.06 m/s)(2s) / 2 = 7.06 m。根据热学定律，回路中产生的焦耳热Q = I^2Rt，其中I为电流，R为回路的总电阻，t为时间。根据电荷守恒定律，电流I = q / t。代入回路中产生的焦耳热公式中，有Q = (q^2R) / t。根据题目中的数据，可以求得导体棒b在t = 2 s内通过横截面的电荷量q。将q的值代入公式，求得回路中产生的焦耳热Q。在求解外力F做的功的过程中，已经求解了外力F的大小范围。由于功的大小与力的大小成正比，所以外力F做的功也在一定范围内。根据已知数据和公式，代入求解功的公式中，即可得到功的值。以上是对问题的详细回答，希望能够帮到你。如果有其他问题，可以继续提问。