如图所示,两根光滑水平导轨与一个倾角为a的金属框架abcd连接(连接出呈圆弧形),磁感应强度B跟框架面垂直,框架边ab,cd长为L,电阻都为2R,框架其余部分电阻不计,有一根质量为m,电阻为R的金属棒MN平行于ab放置,让它一初速度Vo冲上框架,在到达最高点的过程中,框架边ab发出的热量为Q,试求:
1:金属棒MN刚冲上框架时ab部分的发热功率
2:金属棒MN上升的最大高度
3:金属棒MN受到的最大安培力的大小和方向
要详细过程,满意有100++++++++分,谢谢各位高手啊,
提示,好象要用动能定理和能量分配,
图:就是abcd是一个倾角为a的斜面,然后MN平行底边ab,以Vo初速经过一段距离冲上斜面。
这是一道不难的题,你应该是没记住或者没学到下面的公式吧!看看能不能理解:
解析:1、因为金属棒冲上框架过程中不是匀速运动,所以很难求出平均发热功率,但题要求求出“刚”冲上框架时的发热功率,也就是瞬间功率,功率P=UI=I2R=U2/R
要求ab部分的瞬间发热功率,只要求出它两端的瞬间电压或者通过它的电流就可以了。
瞬间电动势(电压)公式 U=BLV
(U为导体两端瞬间电动势,也叫电压,B为导体所切割的磁场强度,L为导体长度,V为导体在垂直磁场方向的瞬间速度)
由题意知道,整个闭合电路相当于一个如图所示的电路,那可以知道加在ab两端的瞬间电压为:1/2U=1/2BLV
此时的发热功率为:P=U2/2R=(BLV)2/8R
2、我们知道,在金属棒上升到最大高度的过程中,能量的转化是 动能转化成了重力势能和电能(也就是热能,因为这是纯电阻电路)
ab边发出的热量为Q,则cd边也为Q,MN应为2Q(通过图上的电路图可推)
则根据能量守恒定律:1/2mVo2=4Q+mgh
(h即是最大高度)
推出:h=(1/2mVo2-4Q)/mg
3、受到安培力最大的时候也就是MN中电流最大的时候,也就是MN刚冲上框架的时候,原因是此时瞬间电压最大U=BLVo(此时的速度最大)
那通电导体在磁场中受的力F=BIL (1)
I=U/R (2)
U=1/2BLVo (3) (前面有1/2是因为金属棒MN只分配到了总电压的1/2)
由(1) (2) (3) 得
F=1/2B2L2Vo/R
方向就不用我说了吧,自己用手测吧!
楼上这个回答也对,有点简单!为了详细说明,我写的有点罗嗦了!
有什么问题可以发我邮箱:lifenglu2005@yahoo.com.cn
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当ab速度相等时ab具有相同的速度,共同运动(设速度为V1),则a的初动能Ek=1\/2 mv^2 = 4.5J mv=3mv1 △E=1\/2mv^2-3\/2mv1^2 a b 同种材料,b质量为a的两倍,则a的电阻为b的两倍,所以a产生的最大热量
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