问题 计算题

如图所示,两平行导轨间距L=0.1 m,足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接,倾斜部分与水平面的夹角θ=30°,垂直斜面方向向上的磁场磁感应强度B=0.5 T,水平部分没有磁场.金属棒ab质量m=0.005 kg、电阻r=0.02 Ω,运动中与导轨始终接触良好,并且垂直于导轨.电阻R=0.08 Ω,其余电阻不计.当金属棒从斜面上离地高h=1.0 m以上的任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离x都是1.25 m.取g=10 m/s2,求:

(1)金属棒在斜面上的最大速度;

(2)金属棒与水平面间的动摩擦因数;

(3)从高度h=1.0 m处滑下后电阻R上产生的热量.

答案

(1)1.0 m/s;(2)0.04  ;(3)3.8×10-2 J

题目分析:(1)到达水平面之前已经开始匀速运动,设最大速度为v,感应电动势E=BLv      

感应电流I=                                                  

安培力F=BIL                                                   

匀速运动时,mgsin θ=F                                            

解得v=1.0 m/s                                                 

(2)滑动摩擦力f=μmg                                              

金属棒在摩擦力作用下做匀减速直线运动,有f=ma                      

金属棒在水平面做匀减速直线运动,有v2=2ax                          

解得μ=0.04        (用动能定理同样可以得分)

(3)下滑的过程中,由动能定理可得:

mgh-W=mv2                                                                                                

安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热W=Q                       

电阻R上产生的热量:QRQ                                    

联立解得:QR=3.8×10-2 J                                           

解答题
单项选择题