問題詳情:
如圖所示,傾角為θ=37o、電阻不計的、間距L=0.3m且足夠長的平行金屬導軌處在磁感強度B=1T、方向垂直於導軌平面的勻強磁場中.導軌兩端各接一個阻值R0=2Ω的電阻.在平行導軌間跨接一金屬棒,金屬棒質量m=1kg電阻r=2Ω,其與導軌間的動摩擦因數μ=0.5。金屬棒以平行於導軌向上的初速度υ0=10m/s上滑直至上升到最高點的過程中,通過上端電阻的電量Δq=0.1C(g=10m/s2)
(1)金屬棒的最大加速度;
(2)上端電阻R0中產生的熱量。
【回答】
解:金屬棒在上升的過程,切割磁感線產生的感應電動勢為,
迴路的總電阻,迴路中的感應電流
金屬棒受到平行於導軌向下的安培力
金屬棒還受到平行於導軌向下的力有mgsinθ、滑動摩擦力
由牛頓運動定律可知
(1)金屬棒上升過程中的最大加速度對應的是金屬棒的最大速度,金屬棒上升過程做減速運動,所以金屬棒上升過程中的最大加速度就是速度為υ0的瞬間
代入數據後得最大加速度amax=10.3m/s2
(2)金屬棒上升到最高點的過程中,通過上端電阻的電量Δq=0.1C,即金屬棒中通過的電量為2Δq,設金屬棒中的平均電流為
通過金屬棒的電量
金屬棒沒導軌上升的最大距離 代入數據後得
上端電阻與下端電阻相等,並聯後電阻為1Ω,再與金屬棒的電阻r=2Ω串聯,外電路是產生的焦耳熱為全電路焦耳熱的,上端電阻的焦耳熱Q又為外電路焦耳熱的,全電路產生的焦耳熱為6Q。
由能量守恆可知
代入數據後得Q=5J
知識點:電磁感應單元測試
題型:計算題