如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距lm, 导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;
(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向.
(1)金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律
mgsinθ-μmgcosθ=ma ①(2分)
由①式解得a=10×(O.6-0.25×0.8)m/s2=4m/s2 ②(2分)
(2)设金属棒运动达到稳定时,速度为v,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡
mgsinθ一μmgcos0一F=0 ③(2分)
此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率
Fv=P ④(2分)
由③、④两式解得 ⑤(2分)
(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B
⑥(2分)
P=I2R ⑦(2分)
由⑥、⑦两式解得 ⑧(2分)
磁场方向垂直导轨平面向上(2分)
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科目:高中物理 来源:2015届湖北省荆门市高二上期中考试物理试卷(解析版) 题型:计算题
如图所示,处于光滑水平面上的矩形线圈边长分别为L1和L2,电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程。求:
(1)拉力大小F;
(2)拉力的功率P;
(3)拉力做的功W;
(4)线圈中产生的电热Q;
(5)通过线圈某一截面的电荷量q。
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