如图所示,MN、PQ为相距L=0.2m的光滑平行导轨,导轨平面与水平面夹角为θ=30°,导轨处于磁感应强度为B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,在两导轨的M、P两端接有一电

◎ 题目

如图所示,MNPQ为相距L=0.2 m的光滑平行导轨,导轨平面与水平面夹角为θ=30°,导轨处于磁感应强度为B=1 T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,在两导轨的MP两端接有一电阻为R=2 Ω的定值电阻,回路其余电阻不计.一质量为m=0.2 kg的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好.今平行于导轨在导体棒的中点对导体棒施加一作用力F,使导体棒从ab位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端,滑动过程中导体棒始终垂直于导轨,加速度大小为a=4 m/s2,经时间t=1 s滑到cd位置,从abcd过程中电阻发热为Q=0.1 J,g取10 m/s2.求:

小题1:到达cd位置时,对导体棒施加的作用力;
小题2:导体棒从ab滑到cd过程中作用力F所做的功.

◎ 答案


小题1:0.12 N,方向平行导轨向上
小题2:WF=-0.3 J.

◎ 解析

(1)导体棒在cd处速度为:vat=4 m/s       (2分)
切割磁感线产生的电动势为:EBLv=0.8 V            (2分)
回路感应电流为:I==0.4 A                            (2分)
导体棒在cd处受安培力:FBIL=0.08 N             (2分)
平行导轨向下为正方向:mgsinθFF=ma           (2分)
解得:F=-0.12 N                             
对导体棒施加的作用力大小为0.12 N,方向平行导轨向上.(2分)
(2)abcd的距离:xat2=2 m                         (2分)
根据功能关系:mgxsinθWF-Q=mv2-0              (2分)
解得:WF=-0.3 J.                                     (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,MN、PQ为相距L=0.2m的光滑平行导轨,导轨平面与水平面夹角为θ=30°,导轨处于磁感应强度为B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,在两导轨的M、P两端接有一电…”主要考查了你对  【法拉第电磁感应定律】  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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