如图所示,间距为L两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端接有阻值为R的电阻,一根长...
问题详情:
如图所示,间距为L两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端接有阻值为R的电阻,一根长为L、电阻为3R的直导体棒ab垂直放在两导轨上。整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。ab由静止释放后沿导轨运动,下滑位移大小为s时到达cd位置并开始以最大速度vm做匀速运动。ab在运动过程中与导轨接触良好,导轨电阻及一切摩擦均不计,重力加速度大小为g。求:
(1)ab棒的质量m和ab在匀速运动过程中的热功率P;
(2)从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q;
(3)从ab棒由静止释放到开始匀速运动整个过程所经历的时间t。
【回答】
(1) (2) (3)
【解析】
(1)ab在匀速运动过程中受力平衡,有
ab切割磁感线产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律,有
得ab的质量
ab在匀速运动过程中的热功率
得ab在匀速运动过程中的热功率
(2)根据能量守恒定律,有
根据焦耳定律,有
得电阳R产生的热量
(3)ab从静止释放开始,根据牛顿第二定律,有
在很短的时间内,瞬时加速度
电荷量
得
将以上各式求和得
即
即
而通过回路的总电荷量
,
得
从ab由静止释放到开始匀速运动的过程所经历的总时间
点睛:本题考查了法拉第电磁感应定律的相关内容,注意过程的分析,同时本题最大的特点就是物理量没有数据,因此特别注意过程的运算,这是解题的关键。
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:解答题
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