(2014•淮安模拟)如图所示,两根足够长相距为L=1m的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角α=53°,导轨处在竖直向
来源:学生作业帮 编辑:神马作文网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/09/20 18:27:59
(2014•淮安模拟)如图所示,两根足够长相距为L=1m的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角α=53°,导轨处在竖直向上的有界匀强磁场中,有界匀强磁场的宽度x1=3m,导轨上端连一阻值R=1Ω的电阻.质量m=1kg、电阻r=1Ω的细金属棒ab垂直放置在导轨上,开始时与磁场上边界距离x0=1m,现将棒ab由静止释放,棒ab刚进入磁场时恰好做匀速运动.棒ab在下滑过程中与导轨始终接触良好,导轨光滑且电阻不计,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)棒ab刚进入磁场时的速度v;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)棒ab穿过过磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q.
(1)棒ab刚进入磁场时的速度v;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)棒ab穿过过磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q.
(1)由动能定理有:mgx0sinα=
1
2m
v20
解得:v=
2gx0sinα=
2×10×1×0.8=4m/s
(2)棒ab产生的感应电动势:E=BLvcosα
回路中感应电流:I=
E
R+r
棒ab匀速运动,有:mgsinα=BLvcosα
解得:B=
mg(R+r)sinα
L2vcos2α=
1×10×(1+1)×0.8
12×4×0.62=
10
3T
(3)由能量守恒定律 有:Q总=mgx1sinα
Q=
1
2Q总
解得:Q=12J
答:(1)棒ab刚进入磁场时的速度v为4m/s;
(2)磁场的磁感应强度B为
10
3T;
(3)棒ab穿过过磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q为12J.
1
2m
v20
解得:v=
2gx0sinα=
2×10×1×0.8=4m/s
(2)棒ab产生的感应电动势:E=BLvcosα
回路中感应电流:I=
E
R+r
棒ab匀速运动,有:mgsinα=BLvcosα
解得:B=
mg(R+r)sinα
L2vcos2α=
1×10×(1+1)×0.8
12×4×0.62=
10
3T
(3)由能量守恒定律 有:Q总=mgx1sinα
Q=
1
2Q总
解得:Q=12J
答:(1)棒ab刚进入磁场时的速度v为4m/s;
(2)磁场的磁感应强度B为
10
3T;
(3)棒ab穿过过磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q为12J.
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