Question

【題目】如圖所示,光滑的長平行金屬導(dǎo)軌寬度為L,導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ,導(dǎo)軌上端電阻阻值為R,其他電阻不計(jì),導(dǎo)軌放在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m的金屬棒ab從上端由靜止開始下滑，()

(1)若L=50cm,，R=0.8Ω，B=0.4T，m=0.1kg，

①求導(dǎo)體棒下滑的最大速度；

② 當(dāng)速度達(dá)到6m/s時(shí)導(dǎo)體棒的加速度a；

(2)若經(jīng)過時(shí)間t,導(dǎo)體棒下滑的距離為s,速度為v，若在同一時(shí)間內(nèi),電阻R產(chǎn)生的熱與一交變電流在該電阻上產(chǎn)生的熱相同,求該交變電流有效值的表達(dá)式 (各物理量全部用字母表示)

(3)若導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)到速度穩(wěn)定過程中，導(dǎo)體桿下滑的距離為 ,到達(dá)穩(wěn)定的速度大小為，求導(dǎo)體棒從靜止到剛剛達(dá)到穩(wěn)定速度所經(jīng)歷的時(shí)間的表達(dá)式(各物理量全部用字母表示)

Answer 1

【答案】（1）12 ,3（2）（3）

【解析】試題分析：（1）①由安培力公式求出安培力，然后由平衡條件求出最大速度；②由安培力公式求出安培力，由牛頓第二定律求出加速度；（2）由能量守恒定律與焦耳定律分析答題。（3）根據(jù)電量的表達(dá)式和動(dòng)量定理求解時(shí)間。

（1）①導(dǎo)體棒速度最大時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒受到的安培力：

導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：

解得：

②由牛頓第二定律得：

已知：v=6m/s，代入數(shù)據(jù)解得：

（2）由能量守恒定律得：

由焦耳定律得：

解得：

（3）導(dǎo)體棒從靜止開始運(yùn)動(dòng)到速度穩(wěn)定過程中，產(chǎn)生的電量為

由動(dòng)量定理得：，又

聯(lián)立解得：