题目内容

如图所示,相距0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角,导轨电阻不计,下端连接阻值为2Ω的电阻R,导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上。ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好,它们的质量均为0.5kg、电阻均为2Ω。ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态,现让cd棒从静止开始下滑,直至与ab相连的细绳刚好被拉断,在此过程中电阻R上产生的热量为0.5J,已知细线能承受的最大拉力为5N.求细绳被拉断时:(g=10m/s2,sin37°=0.6)

(1)ab棒中的电流大小;

(2)cd棒的速度大小;

(3)cd棒下滑的距离。

(1)1A     (2)6m/s     (3)4m

(1)细绳被拉断瞬时,对ab棒受力分析得,Fm cos37°=mgsin37°+BIabL   (2分)

代入数据解得,Iab=1A               (2分)

(2)分析电路可知,Iab = IR ,Icd=Iab+ IR = 2A                    (2分)

根据闭合欧姆定可得,         (2分)

联立可得,v= 6 m/s              (2分)

(3)金属棒cd从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中,由焦耳定律得,

,           (2分)

代入数据解得,Qab= QR = 0.5J,Qcd =(2I)2Rcdt= 4I2Rabt= 2J      (4分)由能量守恒得,   (2分)

解得s = 4m      (2分)

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