问题标题:
(16分)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m。导轨平面与水平面成q=37°角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向垂直于导轨平面
问题描述:
(16分)
如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m。导轨平面与水平面成q=37°角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁场方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度为B=0.4T。质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直且保持良好接触,它们间的动摩擦因数为μ=0.25。金属棒沿导轨由静止开始下滑,当金属棒下滑速度达到稳定时,速度大小为10m/s。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时电阻R消耗的功率;
(3)电阻R的阻值。
马志奇回答:
(16分)(1)(4分)金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律 (2分)得:a=10´(0.6-0.25´0.8)m/s2=4m/s2 (2分)(2)(6分)设金属棒运动达到稳定时,设速度为v,所受安培力为F,棒沿导轨方向受力平衡,根据物体平稳条件 (2分)将上式代入即得F=0.8N 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率P=Fv (2分)P=0.8×10W=8W (2分)(3)(6分)设电路中电流为I,感应电动势为E =0.4×1×10V=4V (2分),A=2A (2分),Ω=2Ω (2分)
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