如图所示,倾角均为θ=45°的固定光滑金属直轨道ce和c'e',与半径为r的竖直光滑绝缘圆弧轨道abc和a'b'c'分别相切于c和c'点,两切点与对应圆心的连线和竖直方向夹角均为θ

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 电功率/2022-12-13 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,倾角均为θ=45°的固定光滑金属直轨道ce和c'e',与半径为r的竖直光滑绝缘圆弧轨道abc和a'b'c'分别相切于c和c'点,两切点与对应圆心的连线和竖直方向夹角均为θ=45°,e和e'间接有阻值为R的电阻,矩形cc'd'd区域内存在与该平面垂直的磁场,磁感应强度B=B0sin(x),式中x为沿直轨道向下离开边界dd'的距离,且,长度也为L、阻值为R的导体棒在外力作用下,从磁场边界dd'沿直轨道向下匀速通过磁场,到达边界cc'时撤去外力,导体棒恰能沿圆弧轨道通过最高处aa',金属轨道电阻及空气阻力均不计,重力加速度为g,求:
(1)导体棒通过aa'时速度υ的大小;
(2)导体棒匀速通过磁场时速度υ0的大小;
(3)导体棒匀速通过磁场过程中棒上产生的热量Q.
魔方格

◎ 答案

(1)设导体棒质量为m,恰好通过圆弧轨道最高处aa′满足mg=m
v2
r

解得υ=

gr

(2)导体棒从边界cc′运动到最高处aa′过程中,根据机械能守恒定律得
1
2
m
v20
=
1
2
2+mg(r+rcosθ)                                  
解得υ0=

(3+

2
)gr

(3)导体棒匀速通过磁场区域历时t=
l
v0

棒中正弦式交流电的感应电动势e=BLυ0=B00sin(υ0t)         
棒中电流的最大值Im=
B0Lv0
2R
=

(3+

2
)gr
B
0
L
 
2R

棒中电流的有效值I=
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