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水平放置的平行金属框架宽L=0.2m,质量为m=0.1kg的金属棒ab放在框架上,并且与框架的两个边垂直.整个装置放在方向竖直向下磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,如图所示.金属棒ab在F=2N的水平
题目详情
水平放置的平行金属框架宽L=0.2m,质量为m=0.1kg的金属棒ab放在框架上,并且与框架的两个边垂直.整个装置放在方向竖直向下磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,如图所示.金属棒ab在F=2N的水平向右的恒力作用下由静止开始运动.电路中除定值电阻R=0.05Ω外,其他电阻、摩擦阻力均不考虑,求:
(1)ab速度是v=5m/s时,棒的加速度a是多大?
(2)当ab棒达到最大速度vm后,撤去外力F,此后感应电流还能产生多少热量Q?
(1)ab速度是v=5m/s时,棒的加速度a是多大?
(2)当ab棒达到最大速度vm后,撤去外力F,此后感应电流还能产生多少热量Q?
▼优质解答
答案和解析
(1)金属棒产生的感应电动势为:E=BLv
由欧姆定律得:I=
金属棒所受的安培力大小为:F安=BIL,
由牛顿第二定律得:F-F安=ma,
联立解得:a=
-
=
-
=10m/s2
(2)当a=0时速度最大,故有:vm=
=
=10m/s
撤去F后,导体棒的动能全部转化为热量为:Q=
mvm2=
×0.1×102=5J
答:(1)ab速度是v=5m/s时,棒的加速度a是10m/s2.
(2)当ab棒达到最大速度vm后,撤去外力F,此后感应电流还能产生多少热量Q为5J.
由欧姆定律得:I=
E |
R |
金属棒所受的安培力大小为:F安=BIL,
由牛顿第二定律得:F-F安=ma,
联立解得:a=
F |
m |
B2L2v |
mR |
2 |
0.1 |
0.52×0.22×5 |
0.1×0.05 |
(2)当a=0时速度最大,故有:vm=
FR |
B2L2 |
2×0.05 |
0.52×0.22 |
撤去F后,导体棒的动能全部转化为热量为:Q=
1 |
2 |
1 |
2 |
答:(1)ab速度是v=5m/s时,棒的加速度a是10m/s2.
(2)当ab棒达到最大速度vm后,撤去外力F,此后感应电流还能产生多少热量Q为5J.
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