题目内容

光滑的足够长的U形金属导轨宽为L,导轨平面与水平面夹角为,底端接一只电阻R,放在垂直导轨平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场中.一根质量为m的金属杆从图中ab位置由静止滑下时,先做加速运动,再做匀速运动,然后到达底端.现用沿导轨平面垂直于杆的恒力F将金属杆从底端无初速推过距离S到达ab位置,立即撤去此恒力.假如金属杆运动时始终与导轨垂直,不计其余部分电阻,问金属杆开始上推到滑回底端的全过程中,在回路里产生的电能是多少?

答案:
解析:

  据题意,ab杆最终都能沿导轨匀速下滑,受力平衡,有

            ①

  设匀速下滑时的速度为v,则

             ②

  由以上两式解得    ③

  金属杆ab从开始上推到滑回底端的全过程中,根据功能关系可得在回路里产生的电能为

    ④

  评分标准:本题8分,①②③④式各占2分.


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