如图所示,倾角为、宽度为、长为的光滑倾斜导轨,导轨C1D1、C2D2顶端接有定值电阻,倾斜导轨置于垂直导轨平面...
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问题详情:
如图所示,倾角为、宽度为、长为的光滑倾斜导轨,导轨C1D1、C2D2顶端接有定值电阻,倾斜导轨置于垂直导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=5T,C1A1、C2A2是长为S=4.5m的粗糙水平轨道,A1B1、A2B2是半径为R=0.5m处于竖直平面内的光滑圆环(其中B1、B 2为**挡板),整个轨道对称。在导轨顶端垂直于导轨放一根质量为m=2kg、电阻不计的金属棒MN,当开关S闭合时,金属棒从倾斜轨道顶端静止释放,已知金属棒到达倾斜轨道底端前已达最大速度,当金属棒刚滑到倾斜导轨底端时断开开关S,(不考虑金属棒MN经过接点C1、C2处和棒与B1、B2处**挡板碰撞时的机械能损失,整个运动过程中金属棒始终保持水平,水平导轨与金属棒MN之间的动摩擦因数为µ=0.1,g=10m/s2)。求:
(1)开关闭合时金属棒滑到倾斜轨道底端时的速度;
(2)金属棒MN在倾斜导轨上运动的过程中,电阻R0上产生的热量Q;
(3)当金属棒第三次经过A1A2时对轨道的压力。
【回答】
(1)6m/s;(2)4J;(3)56N,方向竖直向下
【解析】
(1)金属棒最大速度时
电动势 E=Bdvm…①
电流 …②
安培力 F=BId …③
金属棒最大速度时,由牛顿第二定律有mgsinθ-F=0 …④
所以最大速度 vm=6m/s …⑤
【名师点睛】本题应用到电磁感应、右手定则、左手定则、牛顿定律、能量守恒定律等知识,要培养分析问题和解决综合题的能力.关键掌握运用动力学分析金属棒的运动,知道当加速度为零时,速度最大.同时利用牛顿第二定律与向心力,并结合动能定理来确定所求的结果。
知识点:电磁感应单元测试
题型:计算题