(2013山东青岛二中测试)两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上,导轨左端接有电阻R=10Ω,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg,电阻可不计的金属棒ab静止释放,沿导轨下滑(金属棒a b与导轨间的摩擦不计)。如图所示,设导轨足够长,导轨宽度L=2m,金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好,当金属棒下滑h=3m时,速度恰好达到最大值。求此过程中金属棒达到的最大速度和电阻中产生的热量。
(2013山东青岛二中测试)两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上,导轨左端接有电阻R=10Ω,导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg,电阻可不计的金属棒ab静止释放,沿导轨下滑(金属棒a b与导轨间的摩擦不计)。如图所示,设导轨足够长,导轨宽度L=2m,金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好,当金属棒下滑h=3m时,速度恰好达到最大值。求此过程中金属棒达到的最大速度和电阻中产生的热量。
【答案】5m/s,1.75J
【解析】当金属棒速度恰好达到最大速度时,金属棒受力平衡,有:mgsinθ=F安
解得金属棒所受安培力 F安=0.5N
据法拉第电磁感应定律,感应电动势 E=BLv
据闭合电路欧姆定律,感应电流 I=
又F安=BIL
解得最大速度v =5m/s
下滑过程中,由能量守恒定律得:mgh-Q = mv2
解得电阻中产生的热量Q= 1.75J