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如图所示,足够长的两根相距为0.5m的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应...

如图所示,足够长的两根相距为0.5m的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B为0.8T的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.04kg、电阻均为0.5Ω的可动金属棒ab和cd都与导轨始终接触良好,导轨下端连接阻值为1Ω的电阻R,金属棒ab用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64N.现让cd棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断时,此过程中电阻R上产生的热量为0.2J,求:
(1)此过程中ab棒和cd棒产生的热量Qab和Qcd
(2)细绳被拉断瞬时,cd棒的速度v.
(3)细绳刚要被拉断时,cd棒下落的高度h.

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cd棒下落切割磁感线产生感应电动势,相当于电源给ab、R供电,对ab受力分析,求出所受的安培力,求出电流、电动势、速度;有焦耳定律求出ab棒和cd棒产生的热量Qab和Qcd,由能量守恒求下落高度. 【解析】 (1)由焦耳定律,得   Q=I2Rt      又由电路串并联规律得 Iab:Icd:IR=2:3:1      则Qab=2QR=0.4J   Qcd=QR=0.9J 此过程中ab棒和cd棒产生的热量Qab=0.4J,Qcd=0.9J (2)当ab棒被拉断瞬间有 F+mg-Tm=0         F=BIL            由欧姆定律得,×                  由电磁感应定律,得:E=BLv               v=1.875m/s 细绳被拉断瞬时,cd棒的速度1.875m/s       (3)cd棒下落过程由能量守恒得                  则   h≈3.926m 细绳刚要被拉断时,cd棒下落的高度为3.926m
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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