(2013•内江二模)如图甲所示两足够长的平行光滑金属导轨ab、cd倾斜放置,两导轨之间的距离为 L=0.5m

问题描述:

(2013•内江二模)如图甲所示两足够长的平行光滑金属导轨ab、cd倾斜放置,两导轨之间的距离为 L=0.5m,导轨平面与水平面^间的夹角为θ=30°,导轨上端a、c之间连接有一阻值为R1=4Ω的电阻,下端b、d之间接有一阻傳为R2=4Ω的小灯泡.有理想边界的勻强磁场垂直于导轨平面向 上,虚线ef为磁场的上边序,ij为磁场的下边界,此区域内的感应强度B,随时间t变化的规律如图乙所示,现将一质量为m=
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1个回答 分类:物理 2014-09-18

问题解答:

我来补答
(1)由于小灯泡的亮度始终不变,说明金属棒MN进入磁场后做匀速直线运动,速度v达到最大,由平衡条件得:
mgsinθ=BIL
小灯泡的电功率为:P=(
I
2)2R2
代入数据解得:P=
25
9W.
(2)由闭合电路欧姆定律得:I=
E
R
其中,总电阻为:R=
R1
2+r
由切割产生的感应电动势公式得:E=BLv
联立以上各式,代入数据解得v=5m/s.
(3)金属棒进入磁场前,由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma
加速度为:a=gsin30°=5m/s2
进入磁场前所用的时间为:t1=
v
a
设磁场区域的长度为x,在0-t1时间内,
由法拉第电磁感应定律得:E′=
△Φ
△t=
Lx(B−0)
t1=
LxB
t1.
金属棒MN进入磁场前,总电阻为:R=
R1r
R1+r+R2
感应电动势为:E′=
I
2R
在磁场中运动的时间为:t2=
x
v
整个过程中产生的热量为:Q=P(t1+t2
代入数据解得:Q=5J.
答:(1)小灯泡的实际功率为
25
9W.
(2)金属棒MN穿出磁场前的最大速率为5m/s.
(3)整个过程中小灯泡产生的热量为5J.
 
 
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