如图所示,宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上,框架的上端接有一特殊的电子元件,如果将其作用等效成一个电阻,则其阻值与其两端所加的电压成正比,即等效电阻R=kU,式
◎ 题目
如图所示,宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上,框架的上端接有一特殊的电子元件,如果将其作用等效成一个电阻,则其阻值与其两端所加的电压成正比,即等效电阻R=kU,式中k为恒量.框架上有一质量为m的金属棒水平放置,金属棒与框架接触良好无摩擦,离地高为h,磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直.将金属棒由静止释放,棒沿框架向下运动.不计金属棒电阻,问: (1)金属棒运动过程中,流过棒的电流多大?方向如何? (2)金属棒经过多长时间落到地面? (3)金属棒从释放到落地过程中在电子元件上消耗的电能多大? |
◎ 答案
(1)在棒运动过程中,流过电阻R的电流大小为 I=
根据楞次定律判断得知:电流方向水平向右(从a→b). (2)在运动过程中金属棒受到的安培力为FA=BIL=
对金属棒运用牛顿第二定律,mg-FA=ma ③ 得a=g-
设金属棒经过时间t落地,有h=
解得t=
(3)设金属棒落地时速度大小为v,有 v=
根据动能定理,有 WG-Q=
得Q=mgh- |