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g10m/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)。

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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