题目内容
如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端连接定值电阻R,导轨上水平虚线MNPQ区域内,存在着垂直于轨道平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B.将质量为m、电阻为r的导体棒在距磁场上边界d处由静止释放,导体棒进入磁场运动距离s到达CD位置,速度增加到v1,此时对导体棒施加一平行于导轨的拉力,使导体棒以速度v1匀速运动时间t后离开磁场.导体棒始终与导轨垂直且电接触良好,不计导轨的电阻,重力加速度为g.求:
(1)导体棒刚进入磁场时产生的感应电动势E;
(2)导体棒到达CD位置时,电阻R上的电功率P;
(3)整个过程中回路产生的焦耳热Q.
解:(1)设导体棒刚进入磁场时的速度为v,由动能定理有
(1分)
导体棒切割磁感线产生的感应电动势
(1分)
解得
(2分)
(2)导体棒到达CD位置时的感应电动势
(1分)
此时R上的电功率
(2分)
解得
(2分)
(3)导体棒从MN运动到CD,由能量守恒定律有
(1分)
以v1的速度匀速运动时间t,产生的热量
(1分)
整个过程中回路产生的热量
(1分)
解得
(2分)
A、导体棒下滑的速度大小为
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B、电阻R1消耗的热功率为
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C、导体棒两端电压为
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D、t时间内通过导体棒的电荷量为
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