(2014•浙江二模)如图所示,固定在光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,上端a、b间接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平

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  • 解题思路:(1)由平衡条件求出电流大小,由右手定则判断出电流方向;

    (2)由E=BLv与欧姆定律求出导体棒做匀速运动的速度,由牛顿第二定律与运动学公式求出导体棒的位移;

    (3)由能量守恒定律与串联电路特点求出电阻产生的焦耳热.

    (1)导体棒匀速穿过磁场,做匀速直线运动,处于平衡状态,

    由平衡条件得:mgsinθ=BIL,解得:I=[mgsinθ/BL],由右手定则可知,电流方向为:a→b;

    (2)设导体棒匀速运动的速度为v,

    感应电动势:E=BLv,

    由欧姆定律可得:E=I(R+r),

    解得:v=

    mg(R+r)sinθ

    B2L2,

    导体棒进入磁场前做匀加速运动,

    由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,

    由速度位移公式得:v2=2ax,

    解得:x=

    m2g(R+r)2sinθ

    2B4L4;

    (3)导体棒最终在边界GH下方往复运动,

    从开始到在GH下方往复运动过程中,动能的变化量:△EK=0,

    由能量守恒定律得:mg(x+d)sinθ=Q,

    解得:Q=

    m3g2(R+r)2sin2θ

    2B4L4+mgdsinθ,

    R上产生的焦耳热:Q=[R/R+r]Q=

    m3g2(R+r)Rsin2θ

    2B4L4+[mgdRsinθ/R+r];

    答:(1)导体棒匀速穿过磁场时,通过电阻R的电流I=[mgsinθ/BL],电流方向为:a→b;

    (2)导体棒开始下滑的位置离EF边的距离为

    m2g(R+r)2sinθ

    2B4L4;

    (3)导体棒最终在边界GH下方往复运动,从初始到最终全过程中电阻R上产生的焦耳热为:

    m3g2(R+r)Rsin2θ

    2B4L4+[mgdRsinθ/R+r].

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;焦耳定律;楞次定律.

    考点点评: 本题是电磁感应与力学、电路相结合的一道综合题,分析清楚导体棒的运动过程是正确解题的关键,应用平衡条件、E=BLv、欧姆定律、牛顿第二定律、运动学公式、能量守恒定律即可正确解题.

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