问题 计算题

如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角θ,导轨间距,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直斜面向上。将甲乙两电阻阻值相同质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲乙相距.静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F,使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动,加速度大小.

(1)乙金属杆刚进入磁场时,发现乙金属杆作匀速运动,则甲乙的电阻R各为多少?

(2))以刚释放时t =0,写出从开始到甲金属杆离开磁场,外力F随时间t的变化关系,并说明F的方向。

(3)乙金属杆在磁场中运动时,乙金属杆中的电功率多少?

(4)若从开始释放到乙金属杆离开磁场,乙金属杆中 * * 生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功。

答案

(1)(2)

(3)(4)

题目分析:(1)由于甲乙加速度相同,当乙进入磁场时,甲刚出磁场:乙进入磁场时

受力平衡

2)甲在磁场用运动时,外力F始终等于安培力:

 ,F沿导轨向下

3)

4)乙进入磁场前匀加速运动中,甲乙发出相同热量,设为Q1

此过程中甲一直在磁场中,外力F始终等于安培力,则有

乙在磁场中运动发出热量Q2

Q2=Pt或利用动能定理

由于甲出磁场以后,外力F为零

点评:本题考查了电磁感应定律,通过电流的导体要受到安培力,根据牛顿第二定律求出加速度,最终其出物体的速度。本题是一道综合程度较高的物理计算题。

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