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(1)回路中的总电阻为:R总=32R
当导体棒ab以速度V匀速下滑时棒中的感应电动势为:E=BLV
此时棒中的感应电流为:I=ER总
此时回路的总电功率为:P电=I2R总
此时重力的功率为:P重=mgVsinθ.
据题给条件有:P电=34P重
解得:I=mgVsinθ2R,B=32LmgRsinθ2V
(2)设导体棒ab与导轨间的滑动摩擦力大小为f,根据能的转化和守恒定律可知:
P重=P电+fV
则有 14mgVsinθ=fV
解得:f=14mgsinθ
导体棒ab减少的重力势能等于增加的动能、回路中产生的焦耳热以及克服摩擦力做功的和:
mgsinθ?x=12mV2+Q+fx
解得:Q=34mgsinθ?x-12mV2
(3)S断开后,回路中的总电阻为:R总′=2R
设这一过程经历的时间为△t,这一过程回路中的平均感应电动势为.E,通过导体棒ab的平均感应电流为.I,导体棒ab下滑的距离为S,则:
.E=△Φ△t=BLS△t,.I=.ER总′=BLS2R△t
得:q=.I△t=BLS2R
解得:S=4q32VRmgsinθ
答:
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小32LmgRsinθ2V,达到稳定状态后导体棒ab中的电流强度I为mgVsinθ2R;
(2)如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x距离后运动达到稳定状态,在这一过程中回路中产生的电热是34mgsinθ?x-12mV2;
(3)导体棒ab达到稳定状态后,断开开关S,从这时开始导体棒ab下滑一段距离后,通过导体棒ab横截面的电量为q,这段距离是4q32VRmgsinθ.