如图所示,长度足够的平行光滑U形导轨倾斜放置,倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0m,电阻R=0.8Ω,导轨电阻不计,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度B=1.0T,质量m=0.5

◎ 题目

如图所示,长度足够的平行光滑U形导轨倾斜放置,倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0m,电阻R=0.8Ω,导轨电阻不计,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度B=1.0T,质量m=0.5kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小为F=5.0N的恒力,使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行,当ab棒滑行0.8m后速度不变.求:(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2
(1)金属棒匀速运动时的速度大小;
(2)金属棒匀速运动时电阻R上的功率;
(3)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的热量为多少?
魔方格

◎ 答案

(1)当金属棒所受的合力为零时,有F=mgsinθ+
B2L2v
R+r

v=
(F-mgsinθ)(R+r)
B2L2
=
(5-0.5×10×0.6)(0.8+0.2)
12×12
=2m/s.
(2)根据闭合电路欧姆定律得,I=
BLv
R+r
=
1×1×2
0.8+0.2
=2A

∴金属棒匀速运动时电阻R上的功率PR=I2R=22×0.8=3.2W
(3)根据能量守恒定律得,Q=F?s-mgs?sinθ-
1
2
mv2

=5×0.8-0.5×10×0.8×0.6-
1
2
×0.5×22
=0.6J

QR=
R
R+r
Q=0.48J

答:(1)金属棒匀速运动时的速度大小为2m/s.
(2)金属棒匀速运动时电阻R上的功率为3.2W.
(3)电阻R上产生的热量为0.48J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,长度足够的平行光滑U形导轨倾斜放置,倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0m,电阻R=0.8Ω,导轨电阻不计,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,磁感强度B=1.0T,质量m=0.5…”主要考查了你对  【共点力的平衡】,【磁场对通电导线的作用:安培力、左手定则】,【导体切割磁感线时的感应电动势】  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。

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