(2014•台州一模)研究小组同学在学习了电磁感应知识后,进行了如下的实验探究(如图所示):两个足够长的平行导轨(MNP

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  • 解题思路:(1)导体棒在斜面上由静止滑下时,先做加速度减小的加速运动,当加速度减小为零时,速度达到最大值;根据共点力平衡条件列式求解最大速度;

    (2)根据功能关系列式求解电路中产生的热量;

    (3)对从斜面最低点到圆轨道最高点过程根据动能定理列式;在圆轨道最高点,重力恰好提供安培力,根据牛顿第二定律列式;最后联立求解即可.

    (1)导体棒在斜面上由静止滑下时,受重力、支持力、安培力,当安培力增加到等于重力的下滑分量时,加速度减小为零,速度达到最大值;

    根据牛顿第二定律,有:

    mgsinθ-FA=0

    安培力:FA=BIL

    I=[BLv/R+r]

    联立解得:v=

    mg(R+r)sinθ

    B2L2=

    0.01×10×(0.4+0.1)×0.6

    0.52×0.22=3m/s

    (2)根据能量守恒定律,从高度h=0.95m处滑下后回路中上产生的热量:

    Q=mgh-[1/2mv2=0.01×10×0.95-

    1

    2×0.01×32=0.05J

    故电阻R产生的热量为:QR=

    R

    R+rQ=

    0.4

    0.4+0.1×0.05=0.04J

    (3)对从斜面最低点到圆轨道最高点过程,根据动能定理,有:

    -mg(2r1)-μmgd=

    1

    2m

    v21−

    1

    2mv2…①

    在圆轨道的最高点,重力等于向心力,有:

    mg=m

    v21

    r1]…②

    联立①②解得:

    d=

    v2−5gr1

    2μg=

    32−5×10×0.1

    2×0.4×10=0.5m

    答:(1)金属棒从0.95m高度以上滑下时,金属棒在斜面上先做加速度越来越小的加速运动,最后做匀速直线运动,金属棒在斜面上运动的最大速度为3m/s;

    (2)从高度h=0.95m处滑下后,电阻R上产生的热量为0.04J;

    (3)d的大小为0.5m.

    点评:

    本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势.

    考点点评: 本题关键是明确棒的受力情况、运动规律和系统的能量转化情况,然后结合平衡条件、动能定理、牛顿第二定律、欧姆定律等列式求解,不难.