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
◎ 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. |
◎ 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=
FA=BIL ③ 根据牛顿第二定律有: mgsinθ-FA=ma ④ 联立①②③④得:mgsinθ-
当加速度a为零时,速度v达最大,速度最大值:vm=
故ab杆下滑的最大速度为vm=
(2)根据能量守恒定律有: mgxsinθ=
得x=
根据电磁感应定律有:
根据闭合电路欧姆定律有:
感应电量: q=
得:q=
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