题目内容

【题目】如图所示,MN、PQ为足够长的平行金属导轨,间距L=0.50 m,导轨平面与水平面间夹角θ=37°,N、Q间连接一个电阻R=5.0 Ω,匀强磁场垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=1.0 T.将一根质量为m=0.050 kg的金属棒放在导轨的ab位置,金属棒及导轨的电阻不计.现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直,且与导轨接触良好.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.50,当金属棒滑行至cd处时,其速度大小开始保持不变,位置cd与ab之间的距离s=2.0 m.已知g=10 m/s2,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80.求:

(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;

(2)金属棒到达cd处的速度大小;

(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量.

【答案】(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小为2m/s2;(2)金属棒达到cd处的速度大小为2m/s;(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中,电阻R产生的热量为0.10J.

【解析】试题分析:(1)设金属杆的加速度大小为,则: , 。

设金属棒达到cd位置时速度大小为、电流为I,金属棒受力平衡,有: , ,解得。

(3)设金属棒从ab运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量为Q,由能量守恒,有,解得。

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