题目内容
【题目】如图所示,相距l1=0.5 m的光滑平行金属导轨固定在水平面上,其左端连接有阻值R=0.1 Ω的定值电阻,导轨区域内每隔Δl=0.6 m存在磁感应强度大小B=0.7 T、方向垂直导轨向上的匀强磁场,磁场的宽度l2=0.4 m, 一正方形导体框MNPQ由四根长l1=0.5 m、质量为m0=25 g的金属棒构成,其中MQ段的电阻为0.3 Ω,NP段的电阻为0.1 Ω,MN和QP段的电阻不计,导体框以v0=6.3 m/s的初速度沿导轨向右运动,导轨电阻不计,导体框始终与导轨接触良好。
(1)求导体框MQ段刚进入第一个磁场时的速度大小v1;
(2)导体框MQ段从aa′处运动至bb′处的过程中,电阻R上产生的焦耳热是多少;
(3)求导体框MQ段从第一个磁场边界bb′离开后,还能前进的距离。
【答案】(1)3.5 m/s (2)0.028 J (3)0.4 m
【解析】
(1)从导体框NP段进入第一个磁场到出第一个磁场的过程中,根据动量定理有
,
,
,
,
,
得
Δv=-2.8 m/s,
v1=3.5 m/s;
(2)设MQ从边界bb′离开时的速度为v2,则
,
,
,
,
,
得
Δv′=-1.4 m/s,
v2=2.1 m/s,
根据能量守恒可知,系统产生的焦耳热
,
电阻R上产生的焦耳热
;
(3)MQ从bb′离开时速度v2=2.1 m/s,前进
Δl-l1=0.1 m,
开始进入第二个磁场,由Δv=-2.8 m/s,可知,导体框不能全部进入第二个磁场,设NP段从cc′进入后,前进距离x后停下,则
,
即
得
x=0.3 m
前进的距离
;
练习册系列答案
相关题目