傾角為=37°,電阻不計,間距L=0.5m,長度足夠的平行導軌處,加有磁感應強度B=1.0T,方向垂直於導軌平...
問題詳情:
傾角為=37°,電阻不計,間距L=0.5m,長度足夠的平行導軌處,加有磁感應強度B=1.0T,方向垂直於導軌平面的勻強磁場,導軌兩端各接一個阻值的電阻,另一橫跨在平行導軌間金屬棒的質量m=0.2kg,電阻r=1Ω,與導軌間的動摩擦因數μ=0.5,金屬棒以平行導軌向上的初速度上滑,直至上升到最高點過程中,通過上端電阻的電量(取,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求此過程中:
(1)金屬棒的最大加速度;
(2)迴路中電阻電壓的最大值;
(3)電阻上產生的熱量。
【回答】
(1)導體棒向下滑動過程中,受到重力、軌道的支持力、滑動摩擦力和安培力,安培力隨着速度的增大而增大,可知,導體棒剛開始運動時有最大的加速度
電路總電阻
金屬棒受到平行於導軌向下的安培力為:
金屬棒還受到平行於導軌向下的力有、滑動摩擦力為:
根據牛頓第二定可得,代入數據解得,方向沿斜面向下
(2)剛開始運動時,電路中有最大感應電動勢為,故根據歐姆定律可得最大電壓為
(3)金屬棒上升到最高點的過程中,通過上端電阻的電量,即金屬棒中通過的電量為2q,設金屬棒中的平均電流為為:
通過金屬棒的電量為:
金屬棒沿導軌上升的最大距離為:
設電阻上產生的熱量為Q,則電路總熱量為6Q,則有,解得
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題