类比是研究问题的常用方法。
(1)情境1:物体从静止开始下落,除受到重力作用外,还受到一个与运动方向相反的空气阻力 (k为常量)的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程 (①式)描述,其中 为物体质量, 为其重力。求物体下落的最大速率 。
(2)情境2:如图1所示,电源电动势为 ,线圈自感系数为 ,电路中的总电阻为 。闭合开关 ,发现电路中电流 随时间 的变化规律与情境1中物体速率 随时间 的变化规律类似。类比①式,写出电流 随时间 变化的方程;并在图2中定性画出 图线。
(3)类比情境1和情境2中的能量转化情况,完成下表。
情境1 |
情境2 |
物体重力势能的减少量 |
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物体动能的增加量 |
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电阻R上消耗的电能 |
如图所示,由光滑硬导线制成并连接在一起的圆线圈c和线框d被固定在竖直平面内,线圈c所围面积为S,其中的磁场从图中看垂直于纸面向里,磁感应强度为.被一竖直绝缘线悬吊起来的水平直导线ef的长工为L,质量为m,与线框d接触良好.ef处在一个垂直于纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为
.整个装置的总电阻为R.当
发生变化,并且
(变化率)为某一定值时绝缘线对ef的拉力恰好为零.在这种情况下:
(1)问是增强还是在减弱.
(2)求等于什么?
如图所示,间距为20cm的平行金属光滑导轨水平放置在匀强磁场中,导轨平面与磁感线垂直,和导轨相连的电阻,导体棒ab跨接在导轨上,且与导轨垂直,ab棒的电阻
,ab棒受外力作用,以2.5cm/s的速度向右匀速运动,在运动过程中,电流表示数为0.10A,电流方向如图所示.
(1)求外力及外力的功率.
(2)判断匀强磁场磁感线方向及计算磁感强度B的大小.
固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd,边长为L,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感强度为B,方向垂直纸面向里.现有一与ad段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图),以恒定的速度v从ad滑向bc.当PQ滑过L/3的距离时,通过ap段电阻丝的电流是多大?方向如何?
如图,在水平台面上铺设了两根电阻不计的平行导轨MN和PQ,它们的宽度L=0.50m,水平部分是粗糙的,置于匀强磁场中,磁感应强度B=0.60T,方向竖直向上.倾斜部分较光滑,该处无磁场.直导线a和b可在导轨上滑动,质量均为m=0.20kg,电阻均为R=0.15.b放在导轨的水平部分,a置于斜轨高h=0.050m处无初速度释放(设在运动中a、b间距足够远且始终与导轨接触并垂直.回路感应电流的磁场不计,g=10m/s2)求:
①由导线和导轨所组成回路的最大感应电流是多少?
②如果导线与水平导轨动摩擦因数=0.10,当导线b速度达到最大值
时,a的加速度大小是多少?
如下图,平行光滑金属导轨相距L=0.7m,倾角θ=处在垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T,一质量为0.2kg的金属棒,垂直放在轨道上,且接触良好,已知电阻R=3Ω,其余部分电阻不计,现将金属棒由静止释放,求金属棒在轨道上下滑的最大速度(轨道足够长).