Question

如圖甲所示，在一對平行光滑的金屬導軌的上端連接一阻值為R＝4 Ω的定值電阻，兩導軌在同一平面內．質量為m＝0.1 kg，長為L＝0.1 m的導體棒ab垂直于導軌，使其從靠近電阻處由靜止開始下滑，已知導體棒電阻為r＝1 Ω，整個裝置處于垂直于導軌平面的勻強磁場中，導體棒下滑過程中加速度a與速度v的關系如圖乙所示．(g＝10 m/s²)．求：

1.導軌平面與水平面間夾角θ；

2.磁場的磁感應強度B；

3.若靠近電阻處到底端距離為20 m，

ab棒在下滑至底端前速度已達10 m/s，

 求ab棒下滑的整個過程中，電阻R上產生的焦耳熱．

 

Answer 1

【答案】

 

1.即θ＝30°

2.B=5 T

3.Q_R ＝4J

【解析】（1）依圖可知，當ab棒靜止時，a＝5 m/s^2，

此時對ab棒：mgsinθ＝m a     ①

                解得sinθ＝0.5 即θ＝30°

（2）依圖可知，當ab棒速度v= 10 m/s 時，a＝0即

                             mgsinθ =F_安       ②

    又        ③

回路中的電流   ④

解上式得B=5 T

(3) 由能量守恒定律知，ab棒下滑的整個過程中,回路中產生的熱量等于ab棒機械能的減少量即       Q= mgHsinθ － ＝5J    ⑤

又Q=Q_R+Q_r        ⑥

⑦

Q_R ：Q_r＝R:r     ⑧

解上式得Q_R ＝4J