如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=l m,上端接有电阻R=3Ω,虚线OO'下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m=0.25kg、电阻r=1Ω的金属杆ab,从OO'上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的v-t图象如图乙所示,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)金属杆ab刚进入磁场时的速度大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)杆在磁场中下落0.2s的过程中电阻R产生的热量.
(1)由图象可知,杆自由下落1s进入磁场以v=10m/s做匀速运动.
答:金属杆ab刚进入磁场时的速度大小为10m/s.
(2)回路中产生的电动势为:E=BLv,
杆所受安培力为:F安=BIL
根据平衡条件有:mg=F安
代入数据解得:B=1T.
答:磁感应强度B的大小为1T.
(3)回路中的电流为:I=BLv R
电阻R产生的热量为:Q=I2Rt=3.75J
答:杆在磁场中下落0.2s的过程中电阻R产生的热量为:3.75J.