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如图所示,AB、CD是两根足够长的光滑固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨...

如图所示,AB、CD是两根足够长的光滑固定平行金属导轨,两导轨间的距离为L,导轨平面与水平面的夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻,一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab,从静止开始沿导轨下滑.(导轨和金属棒的电阻不计)
(1)求导体ab下滑的最大速度vm
(2)若金属棒到达最大速度时沿斜面下滑的距离是S,求该过程中R上产生的热量.

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(1)金属棒ab从静止开始沿导轨下滑过程中,所受的安培力随速度的增大而增大,安培力先小于棒的重力沿斜面向下的分力,后等于重力的分力,则知金属棒沿斜面向下做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到0时,达到最大速度.根据平衡条件求解最大速度. (2)金属棒下滑的过程中,金属棒减少的机械能转化为回路中的焦耳热,由能量转化和守恒定律求解R上产生的热量. 【解析】 (1)经分析知,金属棒沿斜面向下做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到0时,达到最大速度,此时   有  mgsinθ=BIL, 解得 vm= (2)由能量转化和守恒定律知,金属棒减少的机械能转化为回路中的焦耳热,即   =mgSsinθ- 答: (1)导体ab下滑的最大速度vm是. (2)该过程中R上产生的热量是mgSsinθ-.
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考点分析:
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A.使MN的质量增大到原来的2倍
B.使磁感强度B增大到原来的2倍
C.使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍
D.使电阻R的阻值减到原来的一半.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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