题目内容
【题目】如图所示,倾角
的两平行光滑导轨间距
,两导轨间有一电阻
,轨道处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现有质量
、电阻
的金属棒
垂直放置在导轨上,当金属棒从离地
的不同高度处由静止释放时,金属棒滑到导轨底端时的速度均为
。若导轨电阻不计,金属棒运动中与导轨接触良好,取重力加速度
。
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(1)求匀强磁场的磁感应强度;
(2)若金属棒在导轨上距地面高于
的某处由静止释放,下滑到底端的过程中,电路中产生的总焦耳热为
,求此过程中流过电阻
的电荷量。
【答案】(1)
(2)![]()
【解析】
根据题图和“金属棒从离地
的不同高度处由静止释放时,金属棒滑到导轨底端时的速度均为
”可知,考查了电磁感应与电路、动力学、能量结合的问题。
(1)根据等效电路,求出金属棒的电流,从力的角度,根据牛顿第二定律列方程求解;
(2)根据功能关系,求出下落的高度H,根据电荷量的计算公式
求出回路中的电荷量q。
(1)由题意知,金属棒从离地高
以上任何地方由静止释放后,在到达地面之前均已经开始匀速运动,设磁感应强度为
。
感应电动势:
,
感应电流:![]()
安培力:![]()
匀速运动时:![]()
解得:![]()
(2)安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热,
,
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