Question

【題目】如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌OP、KM和PQ、MN相互垂直，且OP、KM與水平面間夾角為θ=37°，導(dǎo)軌間距均為L=1m，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)．兩根金屬棒ab和cd與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好，ab的質(zhì)量為M=2kg，電阻為R1=2Ω，cd的質(zhì)量為m=0.2kg，電阻為R2=1Ω，金屬棒和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5，兩個(gè)導(dǎo)軌平面均處在垂直于軌道平面OPKM向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)讓cd固定不動(dòng)，將金屬棒ab由靜止釋放，當(dāng)ab沿導(dǎo)軌下滑x=6m時(shí)，速度已達(dá)到穩(wěn)定，此時(shí)，整個(gè)回路消耗的電功率為P=12W．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；

（2）當(dāng)ab沿導(dǎo)軌下滑距離x>6m時(shí)，求x與ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱Q直接的關(guān)系式；

（3）若將ab與cd同時(shí)由靜止釋放，當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=0.5s時(shí)，ab的速度vab與cd棒速度vcd的關(guān)系式．

Answer 1

【答案】(1)B=2T (2) (3)5=10vab-2vcd

【解析】

(1)ab棒速度達(dá)到穩(wěn)定，即達(dá)到最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)，有：

整個(gè)回路消耗的電功率為：

則：ab棒的最大速度為：

整個(gè)回路的電功率又可表示為：

解得：B=2T

(2)ab棒下滑x=6m過(guò)程中，根據(jù)能量守恒

ab棒上產(chǎn)生的焦耳熱為：

解得：

(3)對(duì)cd棒：

即

對(duì)ab棒：

聯(lián)立消去xab得：5=10vab-2vcd