题目内容
【题目】如图所示,间距为L的两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端接有阻值为R的电阻,一根长为L、电阻为3R、质量为m的直导体棒ab垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。ab由静止释放后沿导轨运动,下滑位移大小为时到达cd位置并恰好开始做匀速运动。ab在运动过程中与导轨接触良好,导轨电阻及一切摩擦均不计,重力加速度大小为g。
求:(1)ab棒匀速时的速度大小;
(2)从ab棒由静止释放到开始匀速运动整个过程通过电阻R的电荷量;
(3)从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q。
【答案】(1) (2) (3) Q=
【解析】
(1)由受力分析及题知,当金属棒匀速时,合外力为零,即:,感应电流
,感应电动势,联立得:
(2)经分析可知:电量,平均电流,平均感应电动势 ,联立得:
(3)金属棒从静止开始到匀速的过程,由能量守恒可知:=Q总+ ,由功率分配关系可知,电阻R上产生的热量:Q=Q总=Q总 联立得:Q=
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