(2013•淮安模拟)如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨,MN、PQ与水平面的夹角为θ,N、Q两点间接有阻

问题描述:

(2013•淮安模拟)如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨,MN、PQ与水平面的夹角为θ,N、Q两点间接有阻值为R的电阻.整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.将质量为m、阻值也为R的金属杆ab垂直放在导轨上,杆ab由静止释放,下滑距离x时达到最大速度.重力加速度为g,导轨电阻不计,杆与导轨接触良好.求:
(1)杆ab下滑的最大加速度;
(2)杆ab下滑的最大速度;
(3)上述过程中,杆上产生的热量.
1个回答 分类:综合 2014-12-06

问题解答:

我来补答
(1)设ab杆下滑到某位置时速度为v,则此时杆产生的感应电动势为:
E=BLv
回路中的感应电流为:I=
E
R+R
杆所受的安培力为:F=BIL
根据牛顿第二定律 有:mgsinθ-
B2L2v
2R=ma
当v=0时杆的加速度最大,最大加速度am=gsinθ,方向沿导轨平面向下;
(2)由(1)问知,当杆的加速度a=0时,速度最大,最大速度为:vm=
2mgRsinθ
(BL)2,方向沿导轨平面向下;
(3)ab杆从静止开始到最大速度过程中,根据能量守恒定律 有:
mgxsinθ=Q+
1
2mvm2
又Q=
1
2Q
所以得:Q=
1
2mgxsinθ-
m3g2R2sin2θ
B4L4
答:(1)杆ab下滑的最大加速度gsinθ,方向沿导轨平面向下;
(2)杆ab下滑的最大速度为
2mgRsinθ
(BL)2;
(3)上述过程中,杆上产生的热量
1
2mgxsinθ-
m3g2R2sin2θ
B4L4.
 
 
展开全文阅读
剩余:2000