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如图所示,在一对平行的金属导轨的上端连接一阻值为R的定值电阻,两导轨所决定的平面与水平面成30°角,若将一质量为m、长为L的导体棒ab垂直于两导轨放在导轨上,并

题文

如图所示,在一对平行的金属导轨的上端连接一阻值为R的定值电阻,两导轨所决定的平面与水平面成30°角,若将一质量为m、长为L的导体棒ab垂直于两导轨放在导轨上,并使其由静止开始下滑,已知导体棒电阻为r,整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中,磁感应强度为B,求导体棒最终下滑的速度及电阻R最终的发热功率分别为多少.(导轨足够长,磁场足够大,不计导轨电阻和摩擦)


魔方格

题型:未知 难度:其他题型

答案



魔方格

导体棒由静止释放后,加速下滑,受力情况如图所示,由右手定则判定棒中电流方向由b→a,由左手定则判定,受安培力沿斜面向上,随着棒的下滑速度不断增大,安培力F增大,加速度减小,导体棒做变加速运动,当加速度a=0时,速度达到最大,即最终下滑速度,此时导体棒受力平衡,有
mgsin30°=F=BIL①
其中I=ER+r=BLvmR+r②
由①②解得vm=mg(R+r)2B2L2
热功率P=I2R=(mg2BL)2R=m2g2R4B2L2
答:导体棒最终下滑的速度为vm=mg(R+r)2B2L2
及电阻R最终的发热功率为m2g2R4B2L2.

解析

ER+r

考点

据考高分专家说,试题“如图所示,在一对平行的金属导轨的上端连接.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。

滑动摩擦力、动摩擦因数

滑动摩擦力的概念:
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时,受到的阻碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。

滑动摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。

滑动摩擦力的方向:

总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小:

滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定;
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位,而且永远小于1;
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。 
滑动摩擦力的作用效果:

总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。

静摩擦力和滑动摩擦力:


如图所示,在一对平行的金属导轨的上端连接一阻值为R的定值电阻,两导轨所决定的平面与水平面成30°角,若将一质量为m、长为L的导体棒ab垂直于两导轨放在导轨上,并


如图所示,在一对平行的金属导轨的上端连接一阻值为R的定值电阻,两导轨所决定的平面与水平面成30°角,若将一质量为m、长为L的导体棒ab垂直于两导轨放在导轨上,并

摩擦力大小的计算方法:

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