如图所示,两足够长的平行光滑金属导轨、相距为,导轨平面与水平面的夹角,导轨电阻不计,磁感应强度为的匀强磁场垂直...
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如图所示,两足够长的平行光滑金属导轨、相距为,导轨平面与水平面的夹角,导轨电阻不计,磁感应强度为的匀强磁场垂直于导轨平面向上。长为的金属棒垂直于放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为、电阻为。导轨的上端连接一个定值电阻(阻值)。闭合开关,给金属棒施加一个平行于导轨向上、大小为的恒力,金属棒由静止开始运动,当上滑距离为时速度恰好达到最大,重力加速度为。求:
(1)金属棒能达到的最大速度的大小;
(2)金属棒由静止开始上滑距离的过程中,金属棒上产生的热量。
【回答】
(1);(2)
【解析】(1)金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时,金属棒达到最大速度,此后开始做匀速直线运动,设最大速度为vm,则速度达到最大时有:
E=BLvm
.
.
又F=2mg
解得:
(2)设整个电路产生的热量为Q,由能量守恒定律有:
F∙2x=Q+mgsinθ∙2x+mvm2.
由题意可知
.
解得:
知识点:电磁感应单元测试
题型:计算题
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