题目内容

【题目】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1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。质量为0.2kg、电阻不计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。

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;

(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向;

(4)若ab棒从静止到速度稳定下滑的距离为20m,求此过程R产生的热量。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

【答案】(1)4m/s2(2)10m/s(3)0.4T,方向垂直导轨平面向上(4)6J

【解析】

考查导体切割磁感线运动。

(1)因为金属棒刚开始下滑的速度为零,所以不受到安培力作用,由牛顿第二定律得:

代入数据解得a=4m/s2

(2)金属棒下滑速度稳定时,棒受力平衡,根据平衡条件有

又因为金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率

代入数据解得v=10m/s

(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B,则

因为:

联立解得B=0.4T。磁场方向垂直导轨平面向上。

(4)由功能关系得,减少的重力势能转化为导体棒的动能、摩擦生热和电阻R上的焦耳热,摩擦力做功为:

所以摩擦生热产生的能量为Q=8J,因此,电阻R上产生的热量为

。

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网