问题标题:
如图所示,两条平行的金属导轨相距L=1m,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2kg,电阻分别为RMN=1Ω和RPQ=2Ω.MN置
问题描述:
如图所示,两条平行的金属导轨相距L=1m,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN和PQ的质量均为m=0.2kg,电阻分别为RMN=1Ω和RPQ=2Ω.MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好.从t=0时刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a=1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态.t=3s时,PQ棒消耗的电功率为8W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,MN始终在水平导轨上运动.求:
(1)磁感应强度B的大小;
(2)0~3s时间内通过MN棒的电荷量;
(3)若改变F1的作用规律,使MN棒的运动速度v与位移x满足关系:v=0.4x,PQ棒仍然静止在倾斜轨道上.求MN棒从静止开始到x=5m的过程中,系统产生的焦耳热.
鲁保玉回答:
(1)当t=3 s时,设MN的速度为v1,则
v1=at=3 m/s
E1=BLv1
E1=I(RMN+RPQ)
P=I2RPQ
代入数据得:B=2 T.
(2)t=0~3.0s时间内金属棒MN运动的位移为:
s=12at
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