题目内容

如图甲所示,平行导轨水平放置固定在磁感应强度为1 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在平面,导轨一端跨接阻值为R=1 Ω的定值电阻,质量为0.2 kg的金属棒MN可沿水平导轨滑动(其他电阻不计),导轨与棒间的动摩擦因数为0.5,用电动机D牵引MN从静止开始运动,其运动的位移-时间图象如图乙所示,此后,电压表和电流表示数恒为7 V和1 A,电动机内阻为1 Ω,g取10 m/s2.求

(1)匀强磁场的宽度;

(2)金属棒在变速运动过程中R上产生的焦耳热.

答案:
解析:

  (1)由st图象看出,金属棒经过1 s向右移动s=1.0 m时获得稳定速度vvm/s=2 m/s,设此时绳对棒的拉力为FT,棒所受安培力为F,则

  FT-μmgF=0,FI1LBI1EBLv

  此时绳拉力的功率PT与电动机的输出功率相等,即

  FTvIUI2r,联立以上各式得L=1 m

  (2)由能量守恒定律得(IUI2r)t=μmgsmv2Q

  代入数据得Q=4.6 J


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