(1)设金属棒达到稳定时的速度vm,回路中的电流为I,切割磁感应线产生的电动势为E,
E=BLvm
由闭合电路殴姆定律得:I=
由受力平衡可得:BIL+μmgcosθ=mgsinθ
联立得:+μmgcosθ=mgsinθ
由以上各式可得:vm=
mg(sinθ?μcosθ)?(R+r) |
B2L2
|
=
0.05×10×(sin37°?0.5×cos37°)×(4+1) |
12×0.52
|
=2m/s
(2)由能量转化及守恒可得:mgssinθ=Q+μmgcosθ?s+mvm2
可得:Q=mgssinθ-μmgcosθ?s-mvm2=0.05×10×8×sin37°-0.5×0.05×10×cos37°×8-×0.05×22=0.7J
则电阻R上产生的焦耳热 QR=Q=0.56J
此过程中流过电阻R的电荷量 q=t
又 =,
可得 q═==C=0.8C
(3)正弦交流电压u=Umsin40πt(V)的有效值 U=
Um
据题得:QR=t=t
则得 Um==V=0.4V
故正弦交流电压的瞬时表达式为 u=0.4sin40πt(V).
答:
(1)金属棒达到的稳定速度是2m/s.
(2)金属棒ab从静止释放到滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的焦耳热和通过电阻R的总电荷量各是0.7J和0.8C.
(3)正弦交流电压的瞬时表达式为 u=0.4sin40πt(V).