Question

【題目】如圖所示,MN、PQ為間距L=0.5 m的足夠長平行導軌,NQ⊥MN。導軌平面與水平面間的夾角θ=37°,NQ間連接有一個R=5 Ω 的電阻。有一勻強磁場垂直于導軌平面,磁感應強度為B0=1 T。將一根質量為m=0.05 kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上,且與導軌接觸良好,導軌與金屬棒的電阻均不計。現由靜止釋放金屬棒,金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.5,當金屬棒滑行至cd處時已經達到穩定速度,cd距離NQ為s=2m。則:(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

（1）當金屬棒滑行至cd處時回路中的電流是多大?

（2）金屬棒達到的穩定速度是多大?

（3）當金屬棒滑行至cd處時回路中產生的焦耳熱是多少?

Answer 1

【答案】（1）0.2 A; （2）2 m/s; （3）0.1 J

【解析】（1）金屬棒勻速運動時，沿導軌方向金屬棒受力平衡得：

金屬棒受的安培力為：

,

解得：

（2）由歐姆定律得：

由電磁感應定律得：

解得：

（3）金屬棒滑行至cd處時，由能量守恒定律得：

解得：。