如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触.(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为12W,求该速度的大小.

问题描述:

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触.(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为12W,求该速度的大小.

(1)金属棒开始下滑的初速为零,不受安培力作用,由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma…①,解得:a=6m/s2…②.(2)金属棒匀速运动时达到稳定状态,设速度为v,金属棒受到的安培力:F=BIL=B2L2vR,由平衡条件得:mgsin...
答案解析:(1)开始下滑时,速度为零,无感应电流产生,因此不受安培力,故根据牛顿第二定律可直接求解结果.
(2)金属棒下滑速度达到稳定时,金属棒所受合外力为零,根据平衡条件求出安培力,然后根据公式P=Fv求解.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率.
知识点:本题考查了求加速度、速度与磁感应强度问题,分析清楚物体运动过程、应用牛顿第二定律、安培力公式、平衡条件、电功率公式即可正确解题.