问题 计算题

(16分)如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MNPQ竖直放置,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端MP间连接阻值为R=0.50Ω的电阻,导轨宽度L=0.40m。金属棒ab紧贴在导轨上,现使金属棒ab由静止开始下滑,通过传感器记录金属棒ab下滑的距离h与时间t的关系如下表所示。(金属棒ab和导轨电阻不计,g=10m/s2

时 间t/s00.200.40 0.600.801.001.201.401.601.80
下滑距离h/m00.180.601.201.952.803.804.805.806.80
求:(1)在前0.4s的时间内,金属棒ab中的平均电动势;

(2)金属棒的质量m

(3)在前1.60s的时间内,电阻R上产生的热量QR

答案

(1)0.3V

(2)0.04kg

(3)1.82 J

(1)在t1=0.4 s时间内金属棒ab下滑的距离h=0.6 m,设其中的电动势平均值为E1,则

                           ………………(2分)

解得E1=0.3V                              ………………(2分)

(2)从表格中数据可知,1.00s后棒做匀速运动,设速度为v,电动势为E,回路中的电流为I,金属棒受到的安培力为F,则

=5 m /s                            ………………(2分)

E=BLv                                   ………………(1分)

                                     ………………(1分)

FBIL                                   ………………(1分)

Fmg                                    ………………(1分)

解得

m="0.04kg                              "     ………………(2分)

(3)棒在下滑过程中,有重力和安培力做功,克服安培力做的功等于回路的焦耳热,根据能量守恒

                         ………………(2分)

解得QR="1.82" J                            ………………(2分)

单项选择题
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