题目内容

【题目】如图甲所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间距离为L=1.0m,导轨平面与水平面间的夹角为,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连,金属棒ab的质量m=0.20kg,电阻,重物的质量M=0.60kg,如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系图象如图乙所示,不计导轨电阻,,求:

(1)磁感应强度B的大小;

(2)在0.6s内通过电阻R的电量;

(3)在0.6s内电阻R产生的热量。

【答案】123

【解析】

试题由图乙看出,ab棒最终做匀速运动,其斜率等于速度,由数学知识求得斜率,即可得到ab棒匀速运动的速度.根据平衡条件和安培力公式F=BIL结合,即可求得B根据电量公式q=It,闭合电路欧姆定律:,法拉第电磁感应定律:,联立可得通过电阻R的电量由能量守恒定律求电阻R中产生的热量

(1)由题图乙得ab棒匀速运动时的速度

感应电动势E=BLv,感应电流

棒所受安培力

ab匀速时,棒受力平衡:

解得:

(2)由图乙得,在0.6sab棒上滑的距离s=1.40m,根据电量公式q=It,闭合电路欧姆定律法拉第电磁感应定律,联立可得通过电阻R的电量

(3)设0.6s内整个回路产生的热量为Q

由能量守恒定律得

代入数据解得:

电阻R产生的热量

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