题目内容

如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为θ。整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面且向上的匀强磁场中。AC端连有阻值为R的电阻。若将一质量为m、垂直于导轨的金属棒EF在距BD端s处由静止释放,则棒滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段(金属棒及导轨的电阻不计)。求:

(1)金属棒下滑速度为v时的加速度。

(2)金属棒下滑过程中的最大速度。

(3)金属棒下滑至BD端过程中,电阻R上产生的热量。

(4)若用大小为F、方向沿斜面向上的恒力把金属棒EF从BD位置由静止推至距BD端s处,此时撤去该力,金属棒EF最后又回到BD端。金属棒棒自BD端出发又回到BD端的整个过程中,有多少电能转化成了内能?

 

【答案】

(1)(2)

(3)(4)

【解析】

解:(1)导体棒切割磁感线的电动势:………………①   ……………(1分)

由闭合电路欧姆定律:………………②            ……………(1分)

导体棒受到的安培力:………………③           ……………(1分)

对金属棒受力分析,由牛顿第二定律:

………………④                   ………………(1分)

联立①②③④,得:               ………………(1分)

(2)当时,速度最大                               ………………(1分)

则最大速度:                         ………………(1分)

(3)金属棒由EF滑到BD的过程,由能量守恒:

                            ………………(3分)

金属棒上产生的热量: ………………(1分)

(4)金属棒由BD出发,又回到BD的全过程,由能量守恒:

                                  ………………(3分)

金属棒上产生的热量:      ………………(1分)

 

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