如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接一

2025-05-13 09:31:18
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(1)达到稳定速度时,有:
F=B0IL
根据平衡条件有:
mgsinθ=F+μmgcosθ
又 I=

E
R+r
=
BLv
R+r

联立得稳定时的速度为:v=
(mgsinθ?μmgcosθ)(R+r)
B2L2
=2.4m/s
(2)根据能量守恒得,重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热.
 Q=mgsin37°s-μmgcos37°s-
1
2
mv2
则R中产生的热量为:QR=
R
R+r
Q=0.03J
(3)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动.设t时刻的磁感应强度为B,棒的加速度为a,位移为x.
根据牛顿第二定律得:mgsinθ-μmgcosθ=ma
可得:a=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
由磁通量不变得:B0Ls=BL(s+vt+
1
2
at2
解得:B=
1.8
1.8+2.4t+t2
T.
答:(1)金属棒达到的稳定速度是2.4m/s;
(2)金属棒从NQ至cd处的过程中电阻R中产生的热量是0.03J;
(4)磁感应强度B随时间t变化关系式为:B=
1.8
1.8+2.4t+t2
T.