足够长的光滑U形导体框架的宽度L=0.40m ,电阻忽略不计,其所在平面与水平面所成的角(alpha)=37度,磁感应强度B=1.0T的匀强磁场方向垂直于框平面,一根质量为m=0.20kg、有效电阻为R=1.0欧姆的导体棒M
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/16 10:44:27
足够长的光滑U形导体框架的宽度L=0.40m ,电阻忽略不计,其所在平面与水平面所成的角(alpha)=37度,磁感应强度B=1.0T的匀强磁场方向垂直于框平面,一根质量为m=0.20kg、有效电阻为R=1.0欧姆的导体棒M
足够长的光滑U形导体框架的宽度L=0.40m ,电阻忽略不计,其所在平面与水平面所成的角(alpha)=37度,磁感应强度B=1.0T的匀强磁场方向垂直于框平面,一根质量为m=0.20kg、有效电阻为R=1.0欧姆的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,导体棒从静止开始沿框架下滑到开始匀速运动时,通过导体棒截面的电量共为Q=2.0C,
求(1)导体棒在0.2s内在框架所夹部分可能扫过的最大面积;
(2)导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中,导体棒的有效电阻消耗的电功.
此题见于广东新课标物理选修3-2 P36-12
足够长的光滑U形导体框架的宽度L=0.40m ,电阻忽略不计,其所在平面与水平面所成的角(alpha)=37度,磁感应强度B=1.0T的匀强磁场方向垂直于框平面,一根质量为m=0.20kg、有效电阻为R=1.0欧姆的导体棒M
(请大家看清题,光滑轨道!)
1.在运动时,导体棒上通过的电路是变化的,但取较短一段时间(微元法)通过的电量:
ΔQ=IΔt,I=BLv/R,
所以ΔQ=BLvΔt/R=BLΔs/R.
(Δs为Δt时间内的位移)可得:Q=BLs/R.
解得下滑的位移s=QR/BL=5m.
下降的高度h=ssin37°=3m.
根据能量守恒,重力势能转化为电能W=mgh=6J.
2.下滑时,只有达到稳定状态时速度最大,在0.2s时间内才会扫过最大面积:
mgsin37°=B(BLv/R)L
解得:v=7.5m/s.
Smax=vtL=0.6平方米.