题目内容

(09年湖南省部分示范中学联考)(14分)如图所示,两根不计电阻的倾斜平行导轨与水平面的夹角θ=37o ,底端接电阻R=1.5Ω.金属棒a b的质量为m=0.2kg.电阻r=0.5Ω,垂直搁在导轨上由静止开始下滑,金属棒a b与导轨间的动摩擦因数为μ=0.25,虚线为一曲线方程y=0.8sin(x)m与x轴所围空间区域存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,方向垂直于导轨平面向上(取g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)。问:当金属棒a b运动到Xo=6 m处时,电路中的瞬时电功率为0.8w,在这一过程中,安培力对金属棒a b做了多少功?

解析

金属棒a b从静止开始运动至X0=6m处,曲线方程

       y′=0.8sin(X0)m                 (1)                     (2分)

 

设金属棒在X0处的速度为V′,切割磁感线运动产生感应电动势为E′

 

E′=B y′V′                     (2)               (2分)

 

此时电路中消耗的电功率为P′

 

P′=                             (3)             (2分)

 

此过程中安培力对金属棒做功为W,根据动能定理

 

      mgsin370•S -μmgcos370 •S- W= m V′       (4)              (6分)

 

由(1)~(4)式联解得  W=  3.8 J            (2分)

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