如圖所示,平行的光滑金屬導軌間距為L,導軌平面與水平面成α角,導軌下端接有阻值為R的電阻,質量為m的金屬桿ab...
問題詳情:
如圖所示,平行的光滑金屬導軌間距為L,導軌平面與水平面成α角,導軌下端接有阻值為R的電阻,質量為m的金屬桿ab處於導軌上與輕*簧相連,*簧勁度係數為k,上端固定,*簧與導軌平面平行,整個裝置處在垂直於導軌平面斜向上的勻強磁場中,磁感應強度為B.開始時杆靜止,現給杆一個大小為v0的初速度使杆沿導軌向下運動.運動至速度為零後,杆又沿導軌平面向上運動,運動過程的最大速度大小為v1,然後減速為零,再沿導軌平面向下運動……一直往復運動到靜止.導軌與金屬細杆的電阻均可忽略不計,重力加速度為g.試求:
(1)細杆獲得初速度瞬間,通過迴路的電流大小;
(2)當杆向上速度達到v1時,杆離最初靜止時位置的距離L1;
(3)杆由初速度v0開始運動直到最後靜止,電阻R上產生的焦耳熱Q.
【回答】
【*】
【解析】
(1)細杆獲得初速度瞬間,產生的感應電動勢為:E=BLv0;
根據閉合電路歐姆定律得:
可得通過R的電流大小為:;
(2)設杆最初靜止不動時*簧伸長x0,則有:
當杆的速度為v1時*簧伸長x1,由平衡條件得:
此時有:,
而
聯立解得:
(3)杆最後靜止時,杆受到重力、導軌的支援力和*簧的拉力,根據平衡條件和胡克定律可知,*簧伸長的長度與原來靜止時相同,所以杆靜止在初始位置,
由能量守恆得:。
【考點】法拉第電磁感應定律;焦耳定律
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題
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