题目内容
如图所示,两根不计电阻的倾斜平行导轨与水平面的夹角θ=37o ,底端接电阻R=1.5Ω.金属棒ab的质量为m=0.2kg.电阻r=0.5Ω,垂直搁在导轨上,金属棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ=0.25,虚线为一曲线方程y=0.8sin(x)m与x轴所围空间区域存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,方向垂直于导轨平面向上(取g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8).求:
(1)当金属棒ab以速度为m/s做匀速下滑时,电阻R的电功率是多少?
(2)当金属棒ab从静止开始运动到Xo=6m处时,电路中的瞬时电功率为0.8w,在这一过程中,安培力对金属棒ab做了多少功?
(1)PR=0.06w;(2)W安 = 3.8 J
解析:
(1)金属棒作切割磁感线运动,产生感应电动势E E=Byv ①
由曲线方程 y=0.8sin(x)m ②
由①②式联解得 E=0.4sin(x)v
正弦交流电电动势的最大值Em=0.4 ③ 电动势的有效值E有= ④ 电路的总电阻R总 = R+r ⑤ 根据闭合电路的欧姆定 I= ⑥
电阻R上消耗的电功率PR PR=I2R ⑦ 由① ~ ⑦ 式联解得 PR=0.06w
(2)金属棒ab从静止开始运动至X0=6m处,曲线方程 y′=0.8sin(X0)m ⑧
设金属棒在X0处的速度为v′,切割磁感线运动产生感应电动势为E′ E′=B y′v′ ⑨ 此时电路中消耗的电功率为P′
P′= ⑩
此过程中安培力对金属棒做功为W安,根据动能定理
mgsin370??S -μmgcos370 ??S- W安 = m v2 11
由⑧ ~11式联解得 W安 = 3.8 J