如图所示,光滑的U形金属导轨MNN′M′水平的固定在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨的宽度为L,其长度足够长,M′、M之间接有一个阻值为R的电阻,其余部分电阻不计.一质量为m、电阻也为R的金属棒ab恰能放在导轨之上,并与导轨接触良好.给棒施加一个水平向右的瞬间作用力,棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行.求:(1)开始运动时,棒中的瞬时电流i和棒两端的瞬时电压u分别为多大?(2)当棒的速度由v0减小到v010的过程中,棒中产生的焦耳热Q是多少?

问题描述:

如图所示,光滑的U形金属导轨MNN′M′水平的固定在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨的宽度为L,其长度足够长,M′、M之间接有一个阻值为R的电阻,其余部分电阻不计.一质量为m、电阻也为R的金属棒ab恰能放在导轨之上,并与导轨接触良好.给棒施加一个水平向右的瞬间作用力,棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行.求:

(1)开始运动时,棒中的瞬时电流i和棒两端的瞬时电压u分别为多大?
(2)当棒的速度由v0减小到

v0
10
的过程中,棒中产生的焦耳热Q是多少?

(1)开始运动时,棒中的感应电动势为:E=BLv0棒中的瞬时电流:i=E2R=BLv02R棒两端的瞬时电压:u=iR=12BLv0(2)由能量守恒定律知,闭合电路在此过程中产生的焦耳热:Q总=12mv02-12m(110v0)2=99200mv02棒中产生的...
答案解析:(1)根据切割公式求解感应电动势,根据闭合电路欧姆定律求解感应电流和路端电压;(2)先根据能量守恒定律求解系统产生的焦耳热,然后结合串联电路的功率分配关系求解棒中产生的焦耳热.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
知识点:本题关键是明确电路结构和电路中的能量转化情况,结合切割公式、闭合电路欧姆定律和能量守恒定律列式分析即可,基础问题.