Question

【题目】如图所示，有一倾斜的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为，导轨间距为L=0.5m，接在两导轨间的电阻为R=3，在导轨的中间矩形区域内存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T。一质量为m=0.2kg、有效电阻为r=6的导体棒从距磁场上边缘d=2m处由静止释放，在磁场中运动了一段距离加速度变为零，然后再运动一段距离离开磁场，磁场区域的长度为4d，整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直。不计导轨的电阻，取g=10m/s2。求：

(1)导体棒刚进入磁场时导体棒两端的电压U0；

(2)导体棒通过磁场的过程中，导体棒产生的焦耳热Q；

(3)求导体棒从开始运动到离开磁场经历的时间t。

Answer 1

【答案】(1)；(2)J；(3)

【解析】

(1)导体棒从静止下滑d的过程中，由动能定理得

运动导体棒相当于电源，导体棒两端电压即路端电压

(2)当加速度为零时，速度达到最大值v1，由受力平衡

由能量守恒定律，产生的总焦耳热等于机械能减少量

导体棒产生热量

(3)从开始运动到进入磁场历时t1

从进入磁场到离开磁场历时t2