Question

(16分)如圖所示，足夠長的U形導(dǎo)體框架的寬度L=0.5m，電阻可忽略不計，其所在平面與水平面成θ=37°角．有一磁感應(yīng)強度B=0.8T的勻強磁場，方向垂直于導(dǎo)體框平面．一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻為R=2Ω的導(dǎo)體棒MN垂直跨放在U形框架上，某時刻起將導(dǎo)體棒由靜止釋放．已知導(dǎo)體棒與框架間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.(已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s²)

(1)求導(dǎo)體棒剛開始下滑時的加速度的大小．

(2)求導(dǎo)體棒運動過程中的最大速度和重力的最大功率．

(3)從導(dǎo)體棒開始下滑到速度剛達到最大時的過程中，通過導(dǎo)體棒橫截面的電量Q=2C，求導(dǎo)體棒在此過程中消耗的電能．

 

Answer 1

【答案】

（1）a=2 m/s²  （2）；  （3）

【解析】

試題分析：(1)由題意知，導(dǎo)體棒剛開始下滑時受重力、支持力、摩擦力的作用

根據(jù)牛頓第二定律

解得：a=2 m/s²

(2)導(dǎo)體棒運動后，將受安培力的作用，切割磁感線產(chǎn)生電動勢，電流

安培力

對導(dǎo)體棒，知當(dāng)加速度a=0時，速度最大

即，代入數(shù)據(jù)解得：

此時重力的功率最大為

（3）設(shè)該過程中導(dǎo)體棒通過的位移為x，根據(jù)電量得：

解得：x=10m

根據(jù)能量守恒

得：

考點：本題考查牛頓第二定律、法拉第電磁感應(yīng)定律及能量守恒。