问题 计算题

(16分)足够长的光滑平行金属导轨水平放置,在其左端固定一个倾角为的光滑金属导轨,导轨相距均为,在水平导轨和倾斜导轨上,各有一根与导轨垂直的金属杆,两金属杆与水平导轨、倾斜导轨形成—闭合回路。两金属杆质量均为、电阻均为,其余电阻不计,杆被销钉固定在倾斜导轨某处。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度为,方向竖直向上。当用水平向右、大小的恒力拉杆,使其达到最大速度时,立即撤去销钉,发现杆恰好能在原处仍然保持静止。(重力加速度为

(1)求杆运动中的最大速度

(2)求倾斜导轨的倾角

(3)若杆加速过程中发生的位移为,则杆加速过程中,求杆上产生的热量

答案

(1)

(2)

(3)

(1)对杆a,匀速运动时:(2分)

杆a产生的电动势(2分)

回路电流(2分)解得:(2分)

(2)对杆b:解得:(2分)

(3)对系统,由能量守恒定律得:(2分)

(2分)解得:(2分)

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