题目内容
【题目】如图甲所示,在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4Ω的定值电阻,两导轨在同一平面内。质量为m=0.1kg,长为L=0.1m的导体棒ab垂直于导轨,使其从靠近电阻处由静止开始下滑,已知导体棒电阻为r=1Ω,整个装置处于垂直于导轨面的匀强磁场中,导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示,(g=10m/s2)。求:
(1)导轨平面与水平面间夹角θ;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)若靠近电阻处到底端距离为20m,ab棒在下滑至底端前速度已达10m/s,求ab棒下滑的整个过程中,电阻R上产生的焦耳热。
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【答案】(1)
;(2)
;(3)![]()
【解析】
(1)由
、
、
得安培力
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根据牛顿第二定律得
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代入得
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整理得
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由数学知识得知,a-v图象斜率的大小等于
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纵截距等于
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由图象可知图象的纵截距等于5,即
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解得
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(2)由图象可知图象斜率的大小等于0.5,则有
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代入解得
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(3)ab棒下滑到底端的整个过程中,根据能量守恒定律得
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得电路中产生的总热量
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根据焦耳定律得电阻R上产生的焦耳热为
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