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【如图,两根相距d=1m的平行金属导轨OC,O′C′,水平放置于匀强磁场中,磁场方向水平向左,磁感应强度B1=56T.导轨右端O、O′连接着与水平面成30°的光滑平行导轨OD、O′D′,OC与OD、O′C′】
更新时间: 2025-08-27 02:41:44
1人问答
问题描述:

如图,两根相距d=1m的平行金属导轨OC,O′C′,水平放置于匀强磁场中,磁场方向水平向左,磁感应强度B1=56T.导轨右端O、O′连接着与水平面成30°的光滑平行导轨OD、O′D′,OC与OD、O′C′与O′D′分别位于同一竖直平面内,OO′垂直于OC、O′C′.倾斜导轨间存在一匀强磁场,磁场方向垂直于导轨向上,磁感应强度B2=1T.两根与倾斜导轨垂直的金属杆M、N被固定在导轨上,M、N的质量均为m=1kg,电阻均为R=0.5Ω,杆与水平导轨间的动摩擦因数为μ=0.4.现将M杆从距OO′边界x=10m处静止释放,已知M杆到达OO′边界前已开始做匀速运动.当M杆一到达OO′边界时,使N杆在一平行导轨向下的外力F作用下,开始做加速度为a=6m/s2的匀加速运动.导轨电阻不计,g取10m/s2.

(1)求M杆下滑过程中,M杆产生的焦耳热Q;

(2)求N杆下滑过程中,外力F与时间t的函数关系;

(3)已知M杆停止时,N杆仍在斜面上,求N杆运动的位移s;

(4)已知M杆进入水平轨道直到停止的过程中,外力F对N杆所做的功为15J,求这一过程中系统产生的总热量Q总.

郭熙凡回答:
  (1)杆受到的安培力:F=B2Id=BdB2dvR+R=B22d2v2R,杆匀速运动时速度最大,由平衡条件得:mgsin30°=B22d2v2R,代入数据解得:vm=5m/s,根据能量守恒得:mgxsin30°-Q=12mv2,代入数据解得:Q=37.5J,则M杆产生的焦...
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