如圖所示，足夠長的平行金屬導軌PQ、P′Q′水平固定，處在豎直向下的勻強磁場中，其右端通過一小段圓弧形絕緣材質(zhì)導軌與傾角為θ傾斜固定導軌MN、M′N′平滑相連，傾斜導軌處在垂直導軌平面的勻強磁場中，兩部分磁場的磁感應強度均為 B．在水平導軌靠近PP′的位置靜止放置一根電阻為R、質(zhì)量為m的金屬棒a,在傾斜導軌上靠近MM′的位置靜止鎖定一根電阻也為R、質(zhì)量也為m的金屬棒b.已知金屬棒長度和導軌間距均為L，重力加速度為g,電容器的儲能公式EC=12CU2，且金屬棒與導軌接觸良好，不計其他電阻，不計一切摩擦，不考慮電磁輻射．現(xiàn)在PP′之間用導線接一個電阻為R的定值電阻，并給金屬棒a一個水平向右的初速度v0.
（1）試求金屬棒a在水平導軌上向右滑動過程中，金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱．
（2）若將定值電阻R換成一個電容為C的電容器，仍然在靠近PP′的位置給金屬棒a一個水平向右的初速度v0，試求金屬棒a在水平導軌上向右滑動過程中，金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱．
（3）在第（2）問基礎上，經(jīng)過足夠長時間，金屬棒a到達絕緣材質(zhì)導軌并滑離，然后以大小為v的速度從MM′滑入傾斜導軌，與此同時解除對金屬棒b的鎖定，金屬棒b由靜止開始運動，再經(jīng)過時間t,金屬棒a的速度大小變?yōu)関1，試求此時金屬棒a、b的加速度a1、a2的大?。O整個過程中兩棒沒有相撞．
1
2
【答案】（1）金屬棒a在水平導軌上向右滑動過程中，金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱為．
（2）若將定值電阻R換成一個電容為C的電容器，仍然在靠近PP′的位置給金屬棒a一個水平向右的初速度v0，金屬棒a在水平導軌上向右滑動過程中，金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱為；
（3）當a棒到達傾斜軌道時處于加速狀態(tài)，則a棒加速度a1=gsinθ-，b棒加速度a2=gsinθ+；
當a棒到達傾斜軌道時處于減速狀態(tài)，則a棒加速度a1=，b棒加速度a2=gsinθ+；
當v1=v2時，兩棒的加速度相等a1=a2=gsinθ。
1
4
m
v
2
0
（2）若將定值電阻R換成一個電容為C的電容器，仍然在靠近PP′的位置給金屬棒a一個水平向右的初速度v0，金屬棒a在水平導軌上向右滑動過程中，金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱為
C
m
v
2
0
B
2
L
2
2
（
m
+
C
B
2
L
2
）
（3）當a棒到達傾斜軌道時處于加速狀態(tài)，則a棒加速度a1=gsinθ-
B
2
L
2
（
2
v
1
-
2
gsinθ
?
t
-
v
）
2
m
R
B
2
L
2
（
2
v
1
-
2
gsinθ
?
t
-
v
）
2
m
R
當a棒到達傾斜軌道時處于減速狀態(tài)，則a棒加速度a1=
B
2
L
2
（
2
v
1
-
2
gsinθ
?
t
-
v
）
2
m
R
-
gsinθ
B
2
L
2
（
2
v
1
-
2
gsinθ
?
t
-
v
）
2
m
R
當v1=v2時，兩棒的加速度相等a1=a2=gsinθ。
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：183引用：1難度：0.2
相似題
-
1．有一種測量壓力的電子秤，其原理圖如圖所示。E是內(nèi)阻不計、電動勢為6V的電源。R0是一個阻值為300Ω的限流電阻。G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器。R是一個壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變化而改變，其關系如下表所示。C是一個用來保護顯示器的電容器。秤臺的重力忽略不計，試分析：
（1）利用表中的數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式R=Ω；壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 電阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
（2）若電容器的耐壓值為5V，該電子秤的最大稱量值為 N；
（3）如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度 。（選填“均勻”或“不均勻”）發(fā)布：2024/12/29 19:0:2組卷：26引用：6難度：0.7 -
2．如圖（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓Uc。若Uc隨時間t的變化如圖（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖像中，正確的是（ ）發(fā)布：2024/12/29 18:0:2組卷：150引用：3難度：0.5 -
3．如圖所示的電路中，電池的電動勢為E，內(nèi)阻為r,R1、R2是兩個阻值固定的電阻，電容器的電容為C．當可變電阻R的滑片向上端移動時，通過R1的電流I1和通過R2的電流I2，電容器兩極板間的電壓U將如何變化（ ?。?img alt src="https://img.jyeoo.net/quiz/images/201201/45/bb16464e.png" style="vertical-align:middle" />
發(fā)布：2024/12/29 19:0:2組卷：29引用：6難度：0.7