题目内容
【题目】如图甲所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,其宽度
,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P之间连接阻值为
的电阻,质量为
、电阻为
的金属棒
紧贴在导轨上。现使金属棒
由静止开始下滑,下滑过程中
始终保持水平,且与导轨接触良好,其下端距离
与时间
关系如图乙所示,图像中的OA段为曲线,AB段为直线,导轨电阻不计,
(忽略
棒运动过程中对原磁场的影响),试求:
![]()
(1)当
时,重力对金属棒
做功的功率;
(2)金属棒
在开始运动的
内,电阻R上产生的热量;
(3)磁感应强度B的大小。
【答案】(1)
;(2)
;(3)![]()
【解析】
试题(1)由
图象求得
时金属棒的速度为![]()
时,重力对金属棒
做功的功率为
。
(2)金属棒
在开始运动的
内,金属棒的重力势能减小转化为金属棒的动能和电路的内能。设电路中产生的总焦耳热为Q,根据能量守恒定律得
,代入解得
,由焦耳定律得R中发热
,金属棒
发热
,则
,又![]()
解得
。
(3)金属棒匀速运动时所受的安培力大小为
,而
,
,得到![]()
根据平衡条件得
,则有
,代入解得
。
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