如图所示,平行的光滑金属导轨间距为L,导轨平面与水平面成α角,导轨下端接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab...
问题详情:
如图所示,平行的光滑金属导轨间距为L,导轨平面与水平面成α角,导轨下端接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab处于导轨上与轻*簧相连,*簧劲度系数为k,上端固定,*簧与导轨平面平行,整个装置处在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.开始时杆静止,现给杆一个大小为v0的初速度使杆沿导轨向下运动.运动至速度为零后,杆又沿导轨平面向上运动,运动过程的最大速度大小为v1,然后减速为零,再沿导轨平面向下运动……一直往复运动到静止.导轨与金属细杆的电阻均可忽略不计,重力加速度为g.试求:
(1)细杆获得初速度瞬间,通过回路的电流大小;
(2)当杆向上速度达到v1时,杆离最初静止时位置的距离L1;
(3)杆由初速度v0开始运动直到最后静止,电阻R上产生的焦耳热Q.
【回答】
【*】
【解析】
(1)细杆获得初速度瞬间,产生的感应电动势为:E=BLv0;
根据闭合电路欧姆定律得:
可得通过R的电流大小为:;
(2)设杆最初静止不动时*簧伸长x0,则有:
当杆的速度为v1时*簧伸长x1,由平衡条件得:
此时有:,
而
联立解得:
(3)杆最后静止时,杆受到重力、导轨的支持力和*簧的拉力,根据平衡条件和胡克定律可知,*簧伸长的长度与原来静止时相同,所以杆静止在初始位置,
由能量守恒得:。
【考点】法拉第电磁感应定律;焦耳定律
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题
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