问题 计算题

如图所示,两足够长的平行金属导轨水平放置,间距为L,左端接有一阻值为R的电阻;所在空间分布有竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁场。有两根导体棒c、d质量均为m,电阻均为R,相隔一定的距离垂直放置在导轨上与导轨紧密接触,它们与导轨间的动摩擦因数均为μ。现对c施加一水平向右的外力,使其从静止开始沿导轨以加速度a做匀加速直线运动。(已知导体棒c始终与导轨垂直、紧密接触,导体棒与导轨的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,导轨的电阻忽略不计,重力加速度为g)

(1)经多长时间,导体棒d开始滑动;

(2)若在上述时间内,导体棒d上产生的热量为Q,则此时间内水平外力做的功为多少?

答案

解:(1)设导体棒d刚要滑动的瞬间,流过d的电流为I,c的瞬时速度为v

电动势E=BLv ①

流过d的电流I= ②

d受到的安培力大小为FA=BIL ③

对d受力分析后,得FA=μmg ④

c的运动时间为t= ⑤

综合①、②、③、④、⑤并代入已知得t= ⑥,v=

(2)导体棒d上产生的热量为Q,则整个电路上产生的热量为Q′=6Q ⑧

c发生的位移为x=at2

外力做的功为W=mv2+μmgx+Q′ ⑩

由⑥、⑦、⑧、⑨、⑩并代入已知得W=+6Q

单项选择题
问答题 简答题