(2008•湛江二模)如图所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间的距离为L=1.0m,导轨平面与水平面间
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/04 14:34:28
(2008•湛江二模)如图所示,足够长的光滑平行导轨MN、PQ倾斜放置,两导轨间的距离为L=1.0m,导轨平面与水平面间的夹角为30°,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上,导轨的M、P两端连接阻值为R=3.5Ω的电阻,金属棒ab垂直于导轨放置,金属棒ab的质量m=0.20kg,电阻r=0.50Ω,并与导轨保持良好接触.现在ab上作用一恒力F=5.0N,方向垂直于ab并沿导轨平面向上,使金属棒ab由静止开始运动,在M处安装一个距离传感器(图中未画出),可以测出金属棒ab在运动中离MP的距离与时间的该关系,如下表所示.不计导轨的电阻,取g=10m/s2.求:
(1)所加磁场的磁感应强度B为多大?
(2)电阻R在0.6s内产生的热量为多少?
时间t/s | 0 | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
棒离MP的距离s/m | 0.01 | 0.06 | 0.18 | 0.36 | 0.61 | 1.01 | 1.41 |
(2)电阻R在0.6s内产生的热量为多少?
(1)由表格数据分析可知,ab棒最终做匀速直线运动,匀速运动的速度为v=
△s
△t=
0.4m
0.1s=4m/s
金属棒产生的感应电动势为E=E=BLv
回路中感应电流为I=
E
R+r
金属棒受到的安培力为FB=BIL
则得安培力表达式为FB=
B2L2v
R+r
根据平衡条件得:F=FB+mgsinθ
联立解得,B=2T
(2)由表格读出:在0.6s内棒的位移s=1.41m-0.01m=1.4m,设回路产生的总热量为Q,由能的转化和守恒定律得
Fs=mgs•sinθ+Q+
1
2mv2
在回路中电阻产生的热量与电阻成正比,则
电阻R在0.6s内产生的热量QR=
R
R+rQ
联立解得,QR=3.5J
答:(1)所加磁场的磁感应强度B为2T.
(2)电阻R在0.6s内产生的热量为3.5J.
△s
△t=
0.4m
0.1s=4m/s
金属棒产生的感应电动势为E=E=BLv
回路中感应电流为I=
E
R+r
金属棒受到的安培力为FB=BIL
则得安培力表达式为FB=
B2L2v
R+r
根据平衡条件得:F=FB+mgsinθ
联立解得,B=2T
(2)由表格读出:在0.6s内棒的位移s=1.41m-0.01m=1.4m,设回路产生的总热量为Q,由能的转化和守恒定律得
Fs=mgs•sinθ+Q+
1
2mv2
在回路中电阻产生的热量与电阻成正比,则
电阻R在0.6s内产生的热量QR=
R
R+rQ
联立解得,QR=3.5J
答:(1)所加磁场的磁感应强度B为2T.
(2)电阻R在0.6s内产生的热量为3.5J.
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