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如图所示,足够长的平行金属导轨MNPQ平行放置,间距为L,与水平面成 角,导轨与固定电阻R1R2相连,且R1=R2=RR1支路串联开关S,原来S闭合,匀强磁场垂直导轨平面斜向上。有一质量为m的导体棒ab与导轨垂直放置,接触面粗糙且始终接触良好,导体棒的有效电阻也为R,现让导体棒从静止释放沿导轨下滑,当导体棒运动达到稳定状态时速率为v,此时整个电路消耗的电功率为重力功率的3/4。已知当地的重力加速度为g,导轨电阻不计。试求:

   (1)在上述稳定状态时,导体棒ab中的电流I和磁感应强度B的大小;

   (2)如果导体棒从静止释放沿导轨下滑距离后运动达到稳定状态,在这一过程中
回路产生的电热是多少?
   (3)断开开关S后,导体棒沿导轨下滑一段距离后,通过导体棒ab的电量为q,求这段距离是多少?
 

答案

解:(1)当导体棒以速度v匀速下滑时电路中的总电阻为: 1分 感应电动势为:E=BLv1分 导体棒中的电流为:1分 总电功率为:1分 重力的功率为:1分 根据题意有:1分 1分 (2)设导体棒与导轨间的滑动摩擦力大小为f,根据能的转化和守恒定律可知: 1分 所以:1分 根据能的转化和守恒定律可知:1分 解得:1分 (3)S断开后,回路的总电阻为:1分 设这一过程的时间为,回路中感应电动势的平均值为,导体棒中感应电流的平均值为,导体棒沿导轨下滑的距离为S,根据题意有:1分 根据法拉第电磁感应定律哟:1分1分 联立解得:1分

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