問題詳情:
如圖所示,兩足夠長平行光滑的金屬導軌MN、PQ相距為L,導軌平面與水平面夾角θ=30°,導軌電阻不計。磁感應強度為B=2T的勻強磁場垂直導軌平面向上,長為L=0.5m的金屬棒ab垂直於MN、PQ放置在導軌上,且始終與導軌電接觸良好,金屬棒ab的質量m=1kg、電阻r=1Ω。兩金屬導軌的上端連接右端電路,燈泡電阻RL=4Ω,定值電阻R1=2Ω,電阻箱電阻R2=12Ω,重力加速度為g=10 m/s2,現閉合開關,將金屬棒由靜止釋放,下滑距離為s0=50m時速度恰達到最大,試求:
(1)金屬棒下滑的最大速度vm;
(2)金屬棒由靜止開始下滑2s0的過程中整個電路產生的電熱Q。
【回答】
(1)當金屬棒勻速下滑時速度最大,設最大速度為vm,達到最大時,則根據平衡條件有
mgsinθ=F安
又 F安=ILB,,E=BLvm
R總=R1+r+6Ω
聯立解得最大速度:vm=30m/s
(2)由能量守恆知,mg•2S0sin30°=Q+mvm2
解得,Q=50J
知識點:專題八 電磁感應
題型:計算題