luqingxiang 幼苗
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(1)因为两金属棒都是匀速穿过磁场的,所以安培力与重力沿导轨平面的分力等大,故克服安培力做功分别为Wa=magd sinθ=0.6J,Wb=mbgd sinθ=0.3J
故b、a切割磁感线时回路中产生的总焦耳热分别为Q1=Wb=0.3J,Q2=Wa=0.6J
设b切割磁感线时,其中电流为I,则电阻R和a棒上电流均为I/2,根据焦耳定律:Q=I2Rt
得导体棒b、a和电阻R上产生的焦耳热之比Qb:Qa:QR=I2Rbt:(
I
2)2Rat:(
I
2)2Rt
代入数据得Qb:Qa:QR=8:1:1,
所以:Qb=[4/5]Q1=0.8×0.3=0.24J,Qa=QR=[1/10]Q1=0.1×0.3=0.03J
同理可得,当a切割磁感线时导体棒b、a和电阻R上产生的焦耳热分别为
Q′a=[3/5]Q2=0.6×0.6=0.36J,
Q′b=[2/15]Q2=[2/15]×0.6=0.08J,QR′=[4/15]Q2=[4/15]×0.6=0.16J
综合可得,导体棒a中产生的焦耳热为Qa+
Q′a=0.03+0.36=0.39J
b中产生的焦耳热 Qb+
Q′b=0.24+0.08=0.32J
(2)设b在磁场中匀速运动时速度为vb,
b中的电流Ib=
BLvb
R1,其中总电阻R1=7.5Ω
由以上各式得:
B2L2vb
R1=mbgsinθ
a在磁场中匀速运动时速度为va,
对a棒同理有:
B2L2va
R2=magsinθ
其中总电阻R2=5Ω.
联立上式得:
vb
va=[3/4]
又:va=vb+gtsinθ
d=vbt
解得:
v2a=[16gdsinθ/3],
v2b=3gdsinθ,
所以最初释放时a、b两根导体棒之间的距离等于s=
v2a
−v2b
2gsinθ=[7/12]m
答:(1)在整个过程中,a、b棒中产生的焦耳热分别为0.39J,0.32J;
(2)最初释放时a、b两根导体棒之间的距离为[7/12]m.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题考查了电磁感应定律,闭合电路欧姆定律以及焦耳热的综合应用,
1年前