如图所示,一宽度为L的光滑金属导轨放置于竖直平面内,质量为m的金属棒ab沿金属导轨由静止开始保持水平自由下落,进入高h、方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域。

◎ 题目

如图所示,一宽度为L的光滑金属导轨放置于竖直平面内,质量为m的金属棒ab沿金属导轨由静止开始保持水平自由下落,进入高h、方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域。设金属棒与金属导轨始终保持良好接触,ab棒穿出磁场前已开始做匀速运动,且ab棒穿出磁场时的速度为进入磁场时速度的。已知ab棒最初距磁场上边界的距离为4h,定值电阻的阻值为R,棒及金属导轨电阻忽略不计,重力加速度为g。求:
(1)在此过程中电阻R产生的热量Q的大小;
(2)金属棒穿出磁场时电阻R消耗的功率大小。

◎ 答案

(1)
(2)R消耗的电功率为

◎ 解析

(1)设金属棒下落4h时,速度大小为v  ①
在金属棒穿过磁场的过程中,由能量守恒定律:  ②
由①②可求得:
(2)设在金属棒穿出磁场时,金属棒产生的感应电动势为
R消耗的电功率为

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一宽度为L的光滑金属导轨放置于竖直平面内,质量为m的金属棒ab沿金属导轨由静止开始保持水平自由下落,进入高h、方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域。…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  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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