Question

【題目】如圖所示，MN、PQ為間距L=0.5 m的足夠長平行導(dǎo)軌，NQ⊥MN。導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=37°，NQ間連接有一個R=5 Ω 的電阻。有一勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1 T。將一根質(zhì)量為m=0.05 kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬棒的電阻均不計�，F(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中始終與NQ平行。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度，cd距離NQ為s=2 m。則：（g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）

（1）當(dāng)金屬棒滑行至cd處時回路中的電流是多大？

（2）金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度是多大？

（3）當(dāng)金屬棒滑行至cd處時回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

Answer 1

【答案】（1）0.2 A （2）2 m/s （3）0.1 J

【解析】（1）金屬棒勻速運(yùn)動時，沿導(dǎo)軌方向金屬棒受力平衡得mgsin θ=f+F（2分）

金屬棒受的安培力為F=B0IL（1分）

f=μFN=μmgcos θ（1分）

解得I=0.2 A（1分）

（2）由歐姆定律得I=E/R（1分）

由電磁感應(yīng)定律得E=B0Lv（2分）

解得v=2 m/s（1分）

（3）金屬棒滑行至cd處時，由能量守恒定律得

（2分）

解得Q=0.1 J（1分）