如图所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接一

2025-05-01 12:49:37
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回答1:

(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=

E
R+r

由受力平衡可得:BIL+μmgcosθ=mgsinθ
联立得:
B2L2vm
R+r
+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+
1
2
mvm2
可得:Q=mgssinθ-μmgcosθ?s-
1
2
mvm2=0.05×10×8×sin37°-0.5×0.05×10×cos37°×8-
1
2
×0.05×22=0.7J
则电阻R上产生的焦耳热 QR=
4
5
Q=0.56J
此过程中流过电阻R的电荷量 q=
I
t  
I
=
E
R+r

可得 q═
△Φ
R+r
=
BLs
R+r
=
1×0.5×8
4+1
C=0.8C
(3)正弦交流电压u=Umsin40πt(V)的有效值 U=
2
2
Um

据题得:QR=
U2
R
t
=
U
R
t
则得 Um=
QRR
t
=
0.56×4
14
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).