如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1m,导轨平面与水平面的夹角θ=37°,其上端接一阻值为3Ω的灯泡...
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问题详情:
如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨相距为1m,导轨平面与水平面的夹角θ=37°,其上端接一阻值为3Ω的灯泡D.在虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,且磁感应强度B=1T,磁场区域的宽度为d=3.75m,导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3Ω;导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6Ω,它们分别从图中M、N处同时由静止开始沿导轨向下滑动,b恰能匀速穿过磁场区域,当b 刚穿出磁场时a正好进入磁场.不计a、b之间的作用,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)b棒进入磁场时的速度?
(2)当a棒进入磁场区域时,小灯泡的实际功率?
(3)假设a 棒穿出磁场前已达到匀速运动状态,求a 棒通过磁场区域的过程中,回路所产生的总热量?
【回答】
解:(1)设b棒进入磁场时速度Vb,对b受力分析,由平衡条件可得
由电路等效可得出整个回路的等效电阻
所以vb=4.5m/s
(2)b棒穿出磁场前,a棒一直匀加速下滑,下滑的加速度a=gsinθ=6m/s2
b棒通过磁场时间t=
a进入磁场时速度va=vb+at=9.5m/s
a棒切割磁感线产生感应电动势Ea=BLva=9.5V
灯泡实际功率P=
(3)设a棒最终匀速运动速度为v′a,a受力分析,由平衡条件可得
解得:v′a=6m/s
对a棒穿过磁场过程应用动能定理﹣
W安=3.4J
由功能关系可知,电路中产生的热量Q=W安=3.4J
答:(1)b棒进入磁场时的速度为4.5m/s;
(2)当a棒进入磁场区域时,小灯泡的实际功率为;
(3)假设a 棒穿出磁场前已达到匀速运动状态,求a 棒通过磁场区域的过程中,回路所产生的总热量为3.4J
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:计算题