题目内容
【题目】如图甲所示,在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻,两导轨在同一平面内。质量为m=0.1kg,长为L=0.1m的导体棒ab垂直于导轨,使其从靠近电阻处由静止开始下滑,已知导体棒电阻为r=1Ω,整个装置处于垂直于导轨面的匀强磁场中,导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示,(g=10m/s2)。求:
(1)导轨平面与水平面间夹角θ;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)若靠近电阻处到底端距离为20m,ab棒在下滑至底端前速度已达10m/s,求ab棒下滑的整个过程中,电阻R上产生的焦耳热。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)由、、得安培力
根据牛顿第二定律得
代入得
整理得
由数学知识得知,a-v图象斜率的大小等于
纵截距等于
由图象可知图象的纵截距等于5,即
解得
(2)由图象可知图象斜率的大小等于0.5,则有
代入解得
(3)ab棒下滑到底端的整个过程中,根据能量守恒定律得
得电路中产生的总热量
根据焦耳定律得电阻R上产生的焦耳热为
练习册系列答案
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