题目内容
如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距
,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为
的电阻。匀强磁场大小
、方向与导轨平面垂直.质量为
、电阻
的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25(已知
,
,取g=10m/s2) 。
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)求金属棒稳定下滑时的速度大小及此时ab两端的电压Uab为多少;
(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,机械能转化为电能的效率是多少(保留2位有效数字)。
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解析:(1)金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律:
① 3分
由①式解得
=10×(0.6-0.25×0.8)m/s2=4m/s2 ② 1分
(2)设金属棒运动达到稳定时速度为
,棒在沿导轨方向受力平衡
③ 2分
由欧姆定律有:
④ 2分
⑤ 2分
由③④⑤代入数据解得:
2分
(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,装置的电功率
1分
装置的机械功率
2分
机械能转化为电能的效率
2分
代入数据解得:
1分
注意:有其它解法的请参照给分
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