(2010?徐汇区二模)如图所示,两根竖直平行放置的光滑金属导轨相距为L,中间接有一阻值为R的定值电阻,

2025-05-23 04:17:45
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回答1:

(1)设MN棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,产生的电动势为E=BLv    
电路中电流 I=

E
R+r

对MN棒,由平衡条件得 mg-BIL=0                   
解得 v=
mg(R+r)
B2L2

(2)从MN棒开始下滑到刚离开磁场的过程,由能量守恒定律得:
mg(d0+d)=E+
1
2
mv2
                 
解得整个电路中产生的焦耳热为:E=mg(d0+d)?
m3g2(R+r)2
2B4L4

则棒MN在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;E棒电
r
R+r
[mg(d0+d)?
m3g2(R+r)2
2B4L4
]

(3)设棒自由落体d0高度历时为t0,由d0
1
2
g
t

t0
2d0
g

棒在磁场中匀速时速度为v=
mg(R+r)
B2L2

t=
v
g
m(R+r)
B2L2

当t0=t,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做匀速直线运动
当t0<t,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
当t0>t,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动.
画出棒在下落高度d+d0过程中速度随下落高度h变化所对应的各种可能的图线如图所示.
答:
(1)棒MN在离开磁场下边界时的速度为v=
mg(R+r)
B2L2

(2)棒MN在通过磁场区的过程中产生的焦耳热为E棒电
r
R+r
[mg(d0+d)?
m3g2(R+r)2
2B4L4
]

(3)d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做匀速直线运动,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动,即d0
m2g(R+r)2
2B4L4
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动.