Question

【題目】如圖所示，足夠長(zhǎng)的兩光滑導(dǎo)軌及兩導(dǎo)軌所在平面與水平面均成角，導(dǎo)軌間距，導(dǎo)軌間接有的電阻和電壓傳感器。電阻、質(zhì)量的金屬棒由靜止開(kāi)始滑動(dòng)，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，重力加速度取，。

(1)請(qǐng)判別通過(guò)金屬棒的電流方向及、電勢(shì)的高低；

(2)求金屬棒能達(dá)到的最大速度；

(3)由靜止釋放金屬棒沿導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)的距離時(shí)速度達(dá)到最大值，求這一過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】(1)由到，點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)電勢(shì)；(2)；(3)

【解析】

(1)由右手定則可得通過(guò)金屬棒的電流方向由到，點(diǎn)電勢(shì)高于點(diǎn)電勢(shì)

(2)當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度時(shí)，金屬棒的合力為零，則

解得

(3)金屬棒由靜止到最大速度的過(guò)程，由動(dòng)能定理得

解得

電路產(chǎn)生的焦耳熱為

金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為

代入數(shù)據(jù)解得