(1)设刚开始下滑时导体棒的加速度为a1,此时棒的速度为零,还没有产生感应电动势,电路中没有感应电流,则棒不受安培力,则由图看出,加速度为:a1=5m/s2,
由牛顿第二定律得得:mgsinθ=ma1,
得:θ=30°
(2)当导体棒的加速度为零时,开始做匀速运动,设匀速运动的速度为v0,导体棒上的感应电动势为E,电路中的电流为I,则由图读出:v0=5m/s.
此时有:mgsinθ=BIL
又 I=
,E=BLv0,E R+r
联立得:B=
1 L
=
mg(R+r)sinθ v0
×1 1
T=1T
0.2×10×(4+1)×sin30° 5
(3)设ab棒下滑到底端的整个过程中,电阻R上产生的焦耳热为QR,回路中产生的总热量为Q.
根据能量守恒得:
mgSsinθ=Q+
m1 2
v
QR=
QR R+r
联立解得:QR=
(mgsinθ-R R+r
m1 2
)=
v
×(0.2×10×7.5×0.5-4 4+1
×0.2×52)J=4(J)1 2
答:(1)导轨平面与水平面间夹角θ为30°.
(2)磁场的磁感应强度B为1T.
(3)ab棒下滑到底端的整个过程中,电阻R上产生的焦耳热是4J.