题目内容
【题目】如图所示,凵型光滑金属导轨水平放置在竖直向上的匀强磁场中,磁场磁感应强度B=2T,导轨足够长且间距L=lm,其中ab段电阻R1=4Ω,其余电阻忽略不计。质量m=2kg、长度L=lm、电阻R2=lΩ的导体棒cd静止在导轨上,现对cd施加水平向右的拉力使其以a=2m/s2做匀加速直线运动,4s末撤去拉力,cd始终与导轨垂直并接触良好。求:
(1)cd棒运动过程中受到安培力的最大值;
(2)撤去拉力后ab上产生的热量。
【答案】(1)F=6.4N(2)Qab=51.2J
【解析】试题分析:(1)由cd棒受力得到运动状态,进而得到最大速度,由此得到安培力的最大值;(2)由动能定理得到整个回路的发热量,再通过串联电路焦耳定律得到ab的产热量.
(1)根据匀变速直线运动规律
cd导体棒的感应电动势为
根据闭合回路欧姆定律可得
4s末cd所受安培力最大
解得:F=6.4N
(2)撤去拉力时cd棒的速度为
由能的转化和守恒定律,电路产生的总电能为
ab上产生的热量
得
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