题目内容
【题目】(15分)两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m、阻值为R的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,导轨的电阻不计。现让ab杆由静止开始沿导轨下滑。
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⑴求ab杆下滑的最大速度vm;
⑵ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电量q。
【答案】(1)
;(2)
;
。
【解析】
试题分析:⑴ 根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和牛顿第二定律,有
;
;
;
;
即 ![]()
当加速度
为零时,速度
达最大,速度最大值
,
⑵根据能量守恒定律 有![]()
得
;
⑶ 根据电磁感应定律 有
;
根据闭合电路欧姆定律 有
;
感应电量![]()
;
得
;
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