题目内容

【题目】如图甲所示,MNPQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成角固定,MP之间接电阻箱R,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r,现从静止释放杆ab,测得其在下滑过程中的最大速度为。改变电阻箱的阻值R,得到R的关系如图乙所示,已知轨道间距为,重力加速度g,轨道足够长且电路不计。

1)当时,求杆ab匀速下滑过程中产生的感应电动势E的大小及杆中电流的方向;

2)求杆ab的质量m和阻值r

3)当时,从开始运动到速度恰好最大时ab杆向下运动了,求电阻箱上产生的热量?

【答案】(1) ;电流方向为

(2)

(3)

【解析】1)由图可知,当时,杆ab最终以的速度匀速运动,杆ab切割磁感线产生的电动势为:

根据楞次定律可知杆ab中电流方向为

2)设杆ab下滑过程中的最大速度为,杆切割磁感线产生的感应电动势为

由闭合电路欧姆定律:

ab达到最大声速度时满足:

解得:

图像的截距为:

图像的斜率为:

解得:

3)由图可知,当时, ,全过程动能定理可知:

综上所述本题答案是:

1 ;电流方向为

2

3

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