问题
计算题
(16分)足够长的光滑平行金属导轨和
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)