题目内容

如图所示,光滑足够长导轨倾斜放置,导轨间距为L=1m,导轨平面与水平面夹角为θ=30o,其下端连接一个灯泡,灯泡电阻为R=3Ω,导体棒ab垂直于导轨放置,除灯泡外其它电阻不计。两导轨间的匀强磁场的磁感应强度为B=T,方向垂直于导轨所在平面向上。将导体棒从静止释放,当导体棒的速度v=2.4m/s时通过灯泡电量q=0.9C。随着导体棒的下滑,其位移x随时间t的变化关系趋近于x=3t-1.6。g=10 m/s2。求:

⑴导体棒的质量m

⑵当导体棒速度为v=2.4m/s时,灯泡产生的热量Q

⑶为了提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率,试通过计算提出两条可行的措施。

⑴由位移随时间变化关系趋近于得导体棒运动最大速度m/s(2分)

此时有  (2分) 代入数据化简得kg (1分)

⑵设导体棒下滑距离为x时速度为v=2.4m/s,在此过程中 (2分)

  (2分) 代入数据化简得Q=10.62J    (2分)

⑶小灯泡的最大功率为(1分)此时又有(1分)

化简得 (2分)因此,提高ab棒下滑到稳定状态时小灯泡的功率的措施有:增大导体棒的质量、增加导轨平面的倾角、换电阻较大的灯泡、减小磁场、减小导轨间距离。(任说两条都对)(1分)

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