如圖,電阻不計且足夠長的U型金屬框架放置在傾角θ=37°的絕緣斜面上,該裝置處於垂直斜面向下的勻強磁場中,磁感...
問題詳情:
如圖,電阻不計且足夠長的U型金屬框架放置在傾角θ=37°的絕緣斜面上,該裝置處於垂直斜面向下的勻強磁場中,磁感應強度大小B=0.5T.質量m=0.1kg、電阻R=0.4Ω的導體棒ab垂直放在框架上,從靜止開始沿框架無摩擦下滑,與框架接觸良好.框架的質量M=0.2kg、寬度l=0.4m,框架與斜面間的動摩擦因數μ=0.6,與斜面間最大靜摩擦力等於滑動摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)若框架固定,求導體棒的最大速度vm;
(2)若框架固定,棒從靜止開始下滑5.75m時速度v=5m/s,求此過程迴路中產生的熱量Q及流過ab棒的電量q;
(3)若框架不固定,求當框架剛開始運動時棒的速度v1.
【回答】
解:(1)棒ab產生的電動勢為:E=Blv
迴路中感應電流為:
棒ab所受的安培力為:F=BIl
對棒ab有:mgsin37°﹣BIl=ma
當加速度a=0時,速度最大,速度的最大值為:
m/s
(2)根據能量轉化和守恆定律有:
代入資料解得:Q=2.2J
電量為: C
(3)迴路中感應電流為:
框架上邊所受安培力為:F1=BI1l
對框架有:Mgsin37°+BI1l=μ(m+M)gcos37°
代入資料解得:v1=2.4m/s
答:
(1)若框架固定,導體棒的最大速度vm是6m/s.
(2)此過程迴路中產生的熱量Q是2.2J,流過ab棒的電量q是2.875C;
(3)若框架不固定,當框架剛開始運動時棒的速度v1是2.4m/s.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:計算題
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