题目内容
【题目】如图所示,竖直放置的光滑金属导轨水平间距为L,导轨下端接有阻值为R 的电阻。质量为m、电阻为r的金属细杆ab与竖直悬挂的绝缘轻质弹簧相连,弹簧上端固定。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。现使细杆从弹簧处于原长位置由静止释放,向下运动距离为h时达到最大速度vm, 此时弹簧具有的弹性势能为Ep。导轨电阻忽略不计,细杆与导轨接触良好,重力加速度为g,求:
(1)细杆达到最大速度m时,通过R的电流大小I;
(2)细杆达到最大速度vm时,弹簧的弹力大小F;
(3)上述过程中,R上产生的焦耳热Q。
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【答案】(1)
;(2)mg-
;(3)![]()
【解析】
(1)细杆切割磁感线,产生动生电动势:
E=BLvm
I=![]()
可得
I=![]()
(2)细杆向下运动h时,
mg=F+BIL
可得
F=mg-![]()
(3)由能量守恒定律得
mgh= EP+
+Q总
Q=
Q总
可得电阻R上产生的焦耳热:
Q=![]()
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