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如图所示,两根平行的光滑长导轨处于同一水平面内,相距为L.导轨左端用阻值为R的电...

如图所示,两根平行的光滑长导轨处于同一水平面内,相距为L.导轨左端用阻值为R的电阻相连,导轨的电阻不计,导轨上跨接一电阻为r的金属杆,质量为m,整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,现对杆施加一水平向右的恒定拉力F,使它由静止开始运动.求
(1)当杆的速度为ν时,杆的加速度
(2)杆稳定时的速度
(3)若杆从静止到达稳定的过程中,通过R的电荷量为q,则此过程中回路产生的热量为多少.
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(1)杆由水平向右的拉力F和水平向左的安培力的合力产生加速度.由感应电动势、欧姆定律和安培力公式推导安培力与速度的关系式,再根据牛顿第二定律求解加速度. (2)杆先加速度减小的变加速运动,后做匀速直线运动,达到稳定状态.即加速度等于零时,速度稳定,由(1)问求出a=0时的速度. (3)根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律推导出电量的表达式,求出杆通过的位移大小.杆从静止到达稳定的过程中,外力做功提供的能量转化为金属杆的动能和回路的内能,根据能量守恒定律求出热量. 【解析】 (1)由 (2)当a=0时,杆做匀速运动,速度达最大. (3)设杆从静止到达稳定的过程中通过的位移大小为S, 由得    S= 又根据能量守恒定律得  ∴. 答:(1)当杆的速度为ν时,杆的加速度为;     (2)杆稳定时的速度是;     (3)若杆从静止到达稳定的过程中,通过R的电荷量为q,此过程中回路产生的热量是.
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考点分析:
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一对平行金属板水平放置,板间距离为d=0.5米,板间有磁感应强度为B=5T的水平向里的匀强磁场,将金属板连入如图所示的电路,已知电源内阻为r=10Ω,滑动变阻器的总电阻为R=40Ω,现将开关S闭合,并调节滑动触头P至右端长度为总长度的manfen5.com 满分网处,一比荷为manfen5.com 满分网=-10C/kg的带电质点从两板正中央左端以某一初速度水平飞入场区,恰好做匀速圆周运动.重力加速度g=10m/s2
(1)求电源的电动势;
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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