如圖1所示,兩根足夠長的平行金屬導軌MN、PQ相距為L,導軌平面與水平面夾角為α,金屬棒ab垂直於MN、PQ放...
問題詳情:
如圖1所示,兩根足夠長的平行金屬導軌MN、PQ相距為L,導軌平面與水平面夾角為α,金屬棒ab垂直於MN、PQ放置在導軌上,且始終與導軌接觸良好,金屬棒的質量為m,導軌處於勻強磁場中,磁場的方向垂直於導軌平面斜向上,磁感應強度大小為B,金屬導軌的上端與開關S、定值電阻R1和電阻箱R2相連。不計一切摩擦,不計導軌、金屬棒的電阻,重力加速度為g,現閉合開關S,將金屬棒由靜止釋放。
(1)判斷金屬棒ab中電流的方向;
(2)若電阻箱R2接入電路的阻值為R2=2 R1,當金屬棒下降高度為h時,速度為v,求此過程中定值電阻R1上產生的焦耳熱Q1;
(3)當B=0.40T,L=0.50m,α=37°時,金屬棒能達到的最大速度vm隨電阻箱R2阻值的變化關係如圖2所示。取g = 10m/s2,sin37°= 0.60,cos37°= 0.80。求定值電阻的阻值R1和金屬棒的質量m。
【回答】
【解】(14分)
(1)由右手定則,金屬棒ab中的電流方向為b到a。 (2分)
(2)由能量守恆,金屬棒減小的重力勢能等於增加的動能和電路中產生的焦耳熱,
(3分)
得:。 (2分)
(3)寫出閉合電路歐姆定律 2分
平衡方程 2分
得出速度v的函數關係式 5分
結果各 1分 (3) 共7分
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題