题目内容
如图所示,平行金属导轨与水平面间夹角均为37°,导轨间距为1m,电阻不计,导轨足够长。两根金属棒ab和以a′b′的质量都是0.2 kg,电阻都是1Ω,与导轨垂直放置且接触良好,金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25,两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度B的大小相同。让a′b固定不动,将金属棒ab由静止释放,当ab下滑速度达到稳定时,整个回路消耗的电功率为8W。求
(1)ab下滑的最大加速度;
(2)ab下落了30m高度时,其下滑速度已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q为多大?
(3)如果将ab与a′b′同时由静止释放,当ab下落了30m高度时,其下滑速度也已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q′为多大?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)ab下滑的最大加速度;
(2)ab下落了30m高度时,其下滑速度已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q为多大?
(3)如果将ab与a′b′同时由静止释放,当ab下落了30m高度时,其下滑速度也已经达到稳定,则此过程中回路电流的发热量Q′为多大?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
4m/s2 Q=30J Q`=75J
试题分析:(1)当ab棒刚下滑时,ab棒的加速度有最大值:
a=gsinθ-μgcosθ=4m/s2
(2)ab棒达到最大速度时做匀速运动,其重力功率等于整个回路消耗的电功率,
则有:mgsinθ?vm=P电=8W,
则得:ab棒的最大速度为:vm=
由P电=得:B=0.4T.
根据能量守恒得:mgh=Q+mv2+μmgcosθ×,解得:Q=30J
(3)将 a′b′固定解除,a′b′和ab 棒达到最大速度时做匀速运动,根据共点力平衡条件:
μmgcosθ+="mgsinθ" 解得:v=5m/s
根据功能关系:2mgh=2×mv2+2×μmgcosθ×,解得:Q`=75J
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