两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 欧姆定律/2022-12-09 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,它们的电阻不计.现让ab杆由静止开始沿导轨下滑.
(1)求ab杆下滑的最大速度vm
(2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离x及通过电阻R的电量q.
魔方格

◎ 答案

(1)根据法拉第电磁感应定律和安培力公式有:
E=BLv   ①
I=
E
R
   ②
FA=BIL    ③
根据牛顿第二定律有:
mgsinθ-FA=ma   ④
联立①②③④得:mgsinθ-
B2L2v
R
=ma

当加速度a为零时,速度v达最大,速度最大值:vm=
mgRsinθ
B2L2

故ab杆下滑的最大速度为vm=
mgRsinθ
B2L2

(2)根据能量守恒定律有:
mgxsinθ=
1
2
mvm2+Q

x=
Q
mgsinθ
+
m2R2gsinθ
2B4L4

根据电磁感应定律有:
.
E
=
△φ
△t

根据闭合电路欧姆定律有:
 
.
I
=
.
E
R

感应电量:
q=
.
I
△t
=
△φ
R
=
BLx
R

得:q=
BLQ
mgRsinθ
+
m2Rgsinθ
2B3
  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐