Question

【題目】如圖所示，固定在傾角為θ=的斜面內的兩根平行長直光滑金屬導軌的間距為d=1m，其底端接有阻值為R=2Ω的電阻，整個裝置處在垂直于斜面向上、磁感應強度大小B=2T的勻強磁場中。一質量為m=1kg(質量分布均勻)的導體桿ab垂直于導軌放置，且與兩導軌保持良好接觸。在沿斜面向上、垂直于桿的恒力F=10N作用下，桿從靜止開始沿導軌向上運動距離L=6m時，速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導軌保持垂直)。設桿接入電路的電阻為r=2Ω，導軌電阻不計，重力加速度大小g取10m/s2。

(1)求桿運動的最大速度；

(2)求桿從靜止開始沿導軌向上運動6m的過程中，整個回路產生的焦耳熱。

Answer 1

【答案】(1)vm=5m/s；(2) Q=17.5J。

【解析】

(1)當桿達到最大速度時，有

F=+mgsinθ，

解得

vm=5m/s；

(2)回路產生的焦耳熱

Q=FL－mgLsinθ－=17.5J。