(16分)如图15所示,倾角为°、电阻不计、间距L=0.3m且足够长的平行金属导轨处在磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。导轨两端各接一个阻值Ro=2的电阻。在平行导

◎ 题目

(16分)如图15所示,倾角为°、电阻不计、间距L=0.3m且足够长的平行金属导轨处在磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。导轨两端各接一个阻值Ro=2的电阻。在平行导轨间跨接一金属棒,金属棒质量m=1kg,电阻r=2,其与导轨间的动摩擦因数=0.5。金属棒以平行于导轨向上的初速度=10m/s上滑直至上升到最高点的过程中,通过上端电阻的电荷量(sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2)求:

(1)金属棒的最大加速度
(2)上端电阻Ro中产生的热量
(3)金属棒上滑至最高点所用时间

◎ 答案

(1)/s
(2)Q=5J
(3)Δt=0.994s

◎ 解析

(1)金属棒在上滑的过程中,回路的总电阻为  (1分)
对金属棒由牛顿第二定律得     (2分)
金属棒上滑过程中的最大加速度对应的是金属棒的最大速度,金属棒上升过程做减速运动,所以金属棒上升过程中的最大加速度就是速度为的瞬间,得:
                     (2分)
代入数据后得最大加速度/s2                                      (1分)
(2)由题设条件可知:金属棒上升到最高点的过程中通过金属棒中的电荷量为q,
设金属棒中的平均电流为,则    (2分)
又通过金属棒的电荷量: (*)      (1分);
设上端电阻产生的焦耳热为Q,则全电路产生的焦耳热为6Q,由能量守恒可知
        (2分);
联立以上各式,代入数据后  Q="5J                        " (1分)
(3)设金属棒上滑至最高点所用时间为,则
由动量定理     (3分);
联立(*)式,代入数据得 Δt="0.994s                  " (1分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“(16分)如图15所示,倾角为°、电阻不计、间距L=0.3m且足够长的平行金属导轨处在磁感应强度B=1T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。导轨两端各接一个阻值Ro=2的电阻。在平行导…”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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