Question

如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37°角，下端連接阻值為的電阻。勻強(qiáng)磁場大小、方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為、電阻的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25（已知，，取g＝10m／s²) 。

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大��；

(2)求金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小及此時ab兩端的電壓U_ab為多少；

(3)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少（保留2位有效數(shù)字）。

Answer 1

解析：(1)金屬棒開始下滑的初速為零，根據(jù)牛頓第二定律：

                                 ①    3分

由①式解得＝10×(0.6－0.25×0.8)m／s²=4m／s²      ②    1分

(2)設(shè)金屬棒運(yùn)動達(dá)到穩(wěn)定時速度為，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡

                             ③        2分                               

由歐姆定律有：                       ④        2分

                       ⑤        2分

由③④⑤代入數(shù)據(jù)解得：              2分

 (3)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，裝置的電功率   1分

裝置的機(jī)械功率                      2分

機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率                          2分

代入數(shù)據(jù)解得：                           1分

注意：有其它解法的請參照給分