题目内容

如图所示,AB和CD是足够长的平行光滑导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为.整个装置处在磁感应强度为B,方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,AC端连有电阻值为R的电阻.若将一质量为M、电阻为r的金属棒EF垂直于导轨在距BD端s处由静止释放,在棒EF滑至底端前会有加速和匀速两个运动阶段.今用大小为F,方向沿斜面向上的恒力把棒EF从BD位置由静止推至距BD端s处,突然撤去恒力F,棒EF最后又回到BD端.(导轨的电阻不计)

(1)求棒EF下滑过程中的最大速度;

(2)求恒力F刚推棒EF时棒的加速度;

(3)棒EF自BD端出发又回到BD端的整个过程中,电阻R上有多少电能转化成了内能?

答案:
解析:

  (1)如图所示,当EF从距BD端s处由静止开始滑至BD的过程中,受力情况如图所示.安培力:F安=BIL=B (2分)

  根据牛顿第二定律: (2分)

  当a=0时速度达到最大值vm,即:vm= (1分)

  (2)根据牛顿第二定律: (2分)

  得 (1分)

  (3)棒先向上减速至零,然后从静止加速下滑,在滑回BD之前已达最大速度vm开始匀速.设EF棒由BD从静止出发到再返回BD过程中,转化成的内能为ΔE.根据能的转化与守恒定律:ΔE=Mvm2 (2分)

  ΔE=M[]2 (2分)

  ΔER=[]2 (2分)


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