题目内容

如图所示,两根平行且光滑的金属轨道固定在斜面上,斜面与水平面之间的夹角,轨道上端接一只阻值为R=0.4Ω的电阻器,在导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度B=0.5T,两轨道之间的距离为L=40cm,且轨道足够长,电阻不计。现将一质量为m=3g,有效电阻为r=1.0Ω的金属杆ab放在轨道上,且与两轨道垂直,然后由静止释放,求:

(l)金属杆ab下滑过程中可达到的最大速率;

(2)金属杆ab达到最大速率以后,电阻器R每秒内产生的电热。

当达到最大速率vm时,根据牛顿第二定律得

              mgsin=F安          2分

根据法拉第电磁感应定律,E=BLvm     1分

根据闭合电路欧姆定律,       1分

根据安培力公式   F安=BIL       1分

解得        vm=0.84 m/s       1分

    根据能的转化和守恒定律,达到最大速度后,电路中每秒钟产生的热量为

=2.01×10-2 J        2分

金属杆每秒钟产生的热量为   =5.76×10-3         2分

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