题目内容

 如图所示,一根质量为m的金属棒MN水平放置在两根竖直的光滑平行金属导轨上,并始终与导轨保持良好接触,导轨间距为L,导轨下端接一阻值为R的电阻,其余电阻不计.在空间内有垂直于导轨平面的磁场,磁感应强度大小只随竖直方向y变化,变化规律B=ky,k为大于零的常数.质量为M=4m的物体静止在倾角θ=30°的光滑斜面上,并通过轻质光滑定滑轮和绝缘细绳与金属棒相连接.当金属棒沿y轴方向从y=0位置由静止开始向上运动h时,加速度恰好为0.不计空气阻力,斜面和磁场区域足够大,重力加速度为g.求:

(1)金属棒上升h时的速度;

(2)金属棒上升h的过程中,电阻R上产生的热量;

(3)金属棒上升h的过程中,通过金属棒横截面的电量.

 

 

 

 

 

 

【答案】

 

(1)当金属棒的加速度为零时,

Mgsin30°=F+mg                                               2分

F=BIL=KhIL                                                  1分

                                                     1分

解以上方程得                                        1分

(2)设产生的焦耳热为Q,由动能定理,有

                                  3分

得:                                          2分

 (3)                                                         1分

                                                            1分

                                                           1分

                                          2分

解得:                                                 1分

 

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