Question

【題目】如圖所示，有一傾斜的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，導(dǎo)軌間距為L=0.5m，接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R=3，在導(dǎo)軌的中間矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B=2T。一質(zhì)量為m=0.2kg、有效電阻為r=6的導(dǎo)體棒從距磁場上邊緣d=2m處由靜止釋放，在磁場中運動了一段距離加速度變?yōu)榱�，然后再運動一段距離離開磁場，磁場區(qū)域的長度為4d，整個運動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持與導(dǎo)軌垂直。不計導(dǎo)軌的電阻，取g=10m/s2。求：

(1)導(dǎo)體棒剛進入磁場時導(dǎo)體棒兩端的電壓U0；

(2)導(dǎo)體棒通過磁場的過程中，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱Q；

(3)求導(dǎo)體棒從開始運動到離開磁場經(jīng)歷的時間t。

Answer 1

【答案】(1)；(2)J；(3)

【解析】

(1)導(dǎo)體棒從靜止下滑d的過程中，由動能定理得

運動導(dǎo)體棒相當于電源，導(dǎo)體棒兩端電壓即路端電壓

(2)當加速度為零時，速度達到最大值v1，由受力平衡

由能量守恒定律，產(chǎn)生的總焦耳熱等于機械能減少量

導(dǎo)體棒產(chǎn)生熱量

(3)從開始運動到進入磁場歷時t1

從進入磁場到離開磁場歷時t2