题目内容
【题目】如图所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为,导轨平面与水平面夹角,上端连接的电阻。质量、阻值的金属棒ab放在两导轨上,与导轨垂直并接触良好,距离导轨最上端。整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向上,g取。
(1)若磁感应强度,将金属棒释放,求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压。
(2)若磁感应强度的大小与时间成正比(满足,k为磁感应强度随时间的变化率),ab棒在外力作用下保持静止,当时外力恰好为零时,求此时ab棒的热功率。
【答案】(1)3V(2)0.5W
【解析】
(1)金属棒匀速下滑时,由平衡条件得:mgsinθ0,
得:v
又因有:E=BLv,URE
联立解得:UR=3V
(2)磁感应强度的大小与时间成正比,则有:B=kt
回路中的电动势为:ES=kLd
回路中的电流为:I
当外力为零时,有:mgsinθ﹣BIL=0
联立得:mgsinθ
代入数据解得:k=0.5
则得:I1A
故ab上消耗的功率为:P=I2r
代入数据解得:P=0.5W
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