Question

（12分）如圖甲所示，在一對平行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R=4Ω的定值電阻，兩導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)，質(zhì)量為m=0.2kg，長為L=1.0m的導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌，使其從靠近電阻處由靜止開始下滑，已知導(dǎo)體棒電阻為r=1Ω，整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒下滑過程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示．求：

（1）導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ
（2）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B；
（3）若靠近電阻處到底端距離為S=7.5m，ab棒在下滑至底端前速度已達(dá)5m/s，求ab棒下滑到底端的整個過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．

Answer 1

（1） （2）1T （3）4J

解析試題分析：（1）設(shè)剛開始下滑時(shí)導(dǎo)體棒的加速度為a₁，則a₁=5
 得：
（2）當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度為零時(shí)，開始做勻速運(yùn)動，設(shè)勻速運(yùn)動的速度為v₀，導(dǎo)體棒上的感應(yīng)電動勢為E，電路中的電流為I，由乙圖知，勻速運(yùn)動的速度v₀=5
此時(shí)，，，
聯(lián)立得：
（4）設(shè)ab棒下滑過程，產(chǎn)生的熱量為Q，電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q_R，則
，
考點(diǎn)：本題考查電磁感應(yīng)、能量守恒