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闭合电路欧姆定律
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如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37°，导轨间距为lm，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒ab和a′b′的质量都是0.2kg，电阻都是1Ω，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒
网友投稿 2022-12-16 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37°，导轨间距为lm，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒ab和a′b′的质量都是0.2kg，电阻都是1Ω，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒和导轨之间的动摩擦因数为0.25，两个导轨平面处均存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度B的大小相同．让a′b′固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为 8W．求：
（1）ab达到的最大速度多大？
（2）ab下落了30m高度时，其下滑速度已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q多大？
（3）如果将ab与 a′b′同时由静止释放，当ab下落了30m高度时，其下滑速度也已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q′为多大？（g=10m/s
2
，sin37°=0.6，cos37°=0.8 ）
◎ 答案
（1）ab棒相当于电源，当其下滑速度最大时加速度为0，因此有：
mgsinθ=BIL+μmgcosθ，
又I=
BLv
2R
，
代入得mgsinθ=
B
2
L
2
v
2R
+μmgcosθ
解得 v=10m/s．
（2）由能量守恒关系得 mgh=
1
2
m
v
2
+μmgcosθ
h
cosθ
+Q，
代入数据得 Q=30J．
（3）由对称性可知，当ab下落30m稳定时其速度为v′，a′b′也下落30m，其速度也为v′，ab和a′b′都切割磁感应线产生电动势，总电动势等于两者之和．
对ab棒受力分析，得mgsinθ=BI′L+μmgcosθ，
又I′=
2BLv′
2R
=
BLv′
R
代入解得 v′=5m/s．
对ab棒受力分析，由能量守恒 2mgh=
1
2
2mv
′
2
+2μmgcosθ
h
sinθ
+Q′，
代入数据得 Q′=75 J．
答：
（1）ab达到的最大速度是10m/s．
（2）ab下落了30m高度时，其下滑速度已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q是30J．
（3）如果将ab与 a′b′同时由静止释放，当ab下落了30m高度时，其下滑速度也已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q′为75J．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37°，导轨间距为lm，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒ab和a′b′的质量都是0.2kg，电阻都是1Ω，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】，【导体切割磁感线时的感应电动势】，【能量守恒定律、第一类永动机】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202212/429700.html
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