题目内容

【题目】如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为,两导轨间连有一电阻R,导轨平面与水平面的夹角为,在两虚线间的导轨上涂有薄绝缘涂层,涂层宽度也为。匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从h高度处由静止释放,在刚要滑到涂层处时恰好匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且仅与涂层间有摩擦,动摩擦因数,其他部分的电阻不计,重力加速度为g,求:

(1)导体棒到达底端的速度;

(2)整个运动过程中产生的焦耳热。

【答案】(1);(2)

【解析】

(1)导体棒到达涂层前随着速度的增加,安培力越来越大,因此合力越来越小,加速度越来越小,由于到达涂层时已匀速运动,而涂层的动摩擦因数

因此在涂层区导体棒做匀速运动,穿过涂层后导体棒仍匀速运动,到达底端时有

因此导体棒到达底端时的速度为

(2)对整个过程由动能定理得

而

因此整个运动过程中产生的焦耳热为

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