如圖所示,平行光滑金屬導軌與水平面的傾角為θ,下端與阻值為R的電阻相連,勻強磁場垂直軌道平面向上,磁感應強度...
問題詳情:
如圖所示,平行光滑金屬導軌與水平面的傾角為θ,下端與阻值為R的電阻相連,勻強磁場垂直軌道平面向上,磁感應強度為B,現使長為l、質量為m的導體棒從ab位置以平行於斜面的初速度向上運動,滑行到最遠位置之後又下滑,已知導體棒運動過程中的最大加速度為2gsinθ,g為重力加速度,不計其他電阻,導軌足夠長,則( )
A. 導體棒下滑的最大速度為
B. R上的最大熱功率是
C. 導體棒返回ab位置前已經達到下滑的最大速度
D. 導體棒返回ab位置時剛好達到下滑的最大速度
【回答】
解析:導體棒在下滑的過程中,先做加速運動,根據牛頓第二定律得,mgsinθ-F安=ma,當F安=mgsinθ時,速度達到最大,然後做勻速運動,又F安=BIl,I=,E=Blv,聯立可得,導體棒下滑的最大速度為v=,A項正確;根據R上的發熱功率P熱=I2R,I=可知,導體棒的速度v最大時,感應電流最大,R上的發熱功率也最大;由題意可知,導體棒上滑時的初速度v0為最大速度,導體棒的加速度最大,mgsinθ+F安=2mgsinθ,解得,F安=mgsinθ,v0=,R上的最大發熱功率P熱=,B項正確;下滑的最大速度與上滑的初速度相同,考慮到滑動過程中導體棒的機械能不斷轉化為電能,所以滑動到同一位置時,下滑時的速度小於上滑時的速度,導體棒返回到ab位置時還沒有達到下滑的最大速度,而是小於最大速度,C、D兩項錯誤。
*:AB
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:多項選擇