5.如图,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间的距离L=1.0m,导轨平面与水平面间的夹角为300,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.0Ω的电阻,金属棒垂直于导轨放置并用细线通过光滑定滑轮与重物相连。金属棒ab的质量m=0.2kg,电阻r=0.5Ω,重物的质量M=0.6kg。如果将金属棒和重物由静止释放,金属棒沿斜面上滑的距离与时间的关系如下表所示。不计导轨电阻,g=10m/s2。求
⑴所加磁场的磁感应强度B为多大?
⑵电阻R在0.6s内产生的热量为多少?
|
时间t/s |
0 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
|
上滑距离s / m |
0 |
0.05 |
0.15 |
0.35 |
0.70 |
1.05 |
1.40 |
解析:此题为重力场、磁场内通电导线的平衡问题。
⑴由表中数据可以看出最终ab版将做匀速运动,速度
,
棒的受力如图由平衡条件可得:
,
,
,
解得![]()
⑵在0.6s内x=1.4m,由能量守恒定律得
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![]()
得:QR=1.8J⑦