问题 计算题

如图所示,一根金属棒MN,质量m=1.0 kg,内阻r=0.50 Ω,水平放置在两根竖直的光滑平行金属导轨上,并始终与导轨保持良好接触。导轨间距为L=0.50 m,导轨下端接一阻值R=2.0 Ω的电阻,导轨电阻不计。在空间内有垂直于导轨平面的磁场,磁感应强度大小只随竖直方向y变化,变化规律B=2.5y。质量M=4.0 kg的物体静止在倾角θ=30°的光滑斜面上,并通过轻质光滑定滑轮和绝缘细绳与金属棒相连接。当金属棒沿y轴方向由静止开始从y=0位置向上运动到h=4.0 m处时,加速度恰好为0。不计空气阻力,斜面和磁场区足够大,g=10 m/s2,求:

(1)金属棒上升到h=4.0 m处时的速度;

(2)金属棒上升h=4.0 m的过程中,电阻R上产生的热量;

(3)金属棒上升h=4.0 m的过程中,通过金属棒横截面的电量。

答案

解:(1)当金属棒上升到4m处时

对M有:F=Mgsin30°

对m有:F=mg+F

F= BIL,得F=

B=2.5y

由以上各式可得

(2)由能量守恒可得:(Q为心路产生的总热量)

得Q=37.5 J

(2)由于

得:q=4.0 C

单项选择题
多项选择题