在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方

◎ 题目

在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B。将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直。设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g。求:
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小。
(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量。

◎ 答案

(1)        
(2)

◎ 解析

(1)当通过金属棒的电流为I2时,金属棒在导轨上做匀加速运动,设加速度为a,根据牛顿第二定律:
                                           (1分)
             (1分)
                           (2分)

(2分)

                            (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方…”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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