Question

【題目】足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PK表面粗糙，與水平面之間的夾角為α=，間距為L=1m，垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T，M、P間接有阻值為R=2Ω的電阻，質(zhì)量為m=2kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，其他電阻不計。如圖所示，用恒力F沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿ab，使金屬桿由靜止開始運(yùn)動，金屬桿運(yùn)動的最大速度為vm=10m/s，2s末金屬桿的速度為v1=5m/s，前2s內(nèi)金屬桿的位移為x=8m，求：（重力加速度為g=10m/s2，sin=0.6）

(1)金屬桿速度為v1時加速度的大��；

(2)整個系統(tǒng)在前2s內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

Answer 1

【答案】(1)5m/s2；(2)135J

【解析】

(1)設(shè)金屬桿和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)桿運(yùn)動的速度為vm時，有

F＋mgsinα－－μmgcosα＝0

當(dāng)桿的速度為v1時，有

F＋mgsinα－－μmgcosα＝ma

聯(lián)立解得

a＝=5m/s2

(2)2s末金屬桿的速度為v1，前2s內(nèi)金屬桿的位移為x，由能量守恒得，整個系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為

解得

Q1=135J