题目内容
【题目】如图所示，一间距d=1m、电阻不计的足够长粗糙矩形导轨AKDC，与水平面的夹角θ=37°，两端接有阻值分别为R1=3Ω和R2=6Ω的定值电阻，矩形区域I、Ⅱ内均有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小B=1T，两区域边界之间的距离L=1.35m。质量m=0.2kg，电阻r=1Ω的导体棒ab垂直放在导轨上，其长度也为d，在F0=3.6N沿导轨平面向上的恒力作用下导体棒ab由静止开始运动，进入区域Ⅱ后立即做匀速运动。导体棒ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.25，运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，重力加速度g取10m/s2，空气阻力不计。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求导体棒ab在区域Ⅱ中运动时流过R1的电流的大小；
（2）求导体棒ab刚要离开区域I时加速度a1的大小；
（3）若导体棒ab到达区域Ⅱ的边界时立即将恒力F0撤去，它能继续向上滑行的最大距离s=1.2m。求导体ab在区域Ⅱ上滑的时间t及该过程中R2产生的焦耳热Q。
【答案】（1）
；（2）5m/s2；（3）0.5s，0.37J
【解析】
（1）导体棒ab在区域Ⅱ运动时，根据平衡条件可得
再根据
联立解得
；
（2）根据法拉第电磁感应定律可得
根据闭合电路的欧姆定律可得
代入数据解得
设导体棒刚要离开区域Ⅰ时的速度为v1，从区域Ⅰ边界到区域Ⅱ边界的过程中，根据动能定理可得
代入数据解得
根据牛顿第二定律可得
根据闭合电路的欧姆定律可得
联立解得
（3）导体棒ab在区域Ⅱ上滑过程中，根据动量定理可得
其中
联立解得
再根据动能定理可得
代入数据解得
整个回路中产生的焦耳热为
R2产生的焦耳热为
练习册系列答案
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