题目内容
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ab的质量为m=0.2kg.电阻r=0.5Ω,垂直搁在导轨上从x=0处由静止开始下滑,金属棒ab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:
(1)当金属棒ab运动到xo=6 m处时,电路中的瞬时电功率为0.8W,此时金属棒的速度多大;
(2)在上述过程中,安培力对金属棒ab做了多少功;
(3)若金属棒以2m/s的速度从x=0处匀速下滑至xo=6 m处,电阻R上产生的焦耳热为多大。
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答案:(1)金属棒a b从静止开始运动至x0=6m处,
y′=0.8sin(
x0)m =0.8m (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′=By′v (2分)
此时电路中消耗的电功率为P′
P′
(2分)
由以上得:
m/s (2分)
(2)此过程中安培力对金属棒做功为W安,根据动能定理
mgsin370?S -μmgcos370 ?S + W安 =
m v2 (2分)
联解得 W安 = -3.8 J (2分)
(3)
(4分)
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