如图所示,两根平行金属导轨相距L,上端接有直流电源,电源电动势为E,内阻为r,导轨的倾斜部分与水平面

2025-05-15 22:39:52
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回答1:

(1)设开关闭合时,电路的总电阻为R1,电路中的总电流为I1,流过金属a的电流为Ia,则:
R1

1
2
R+r…①
I1
E
R1
…②
Ia
I1
2
…③
金属棒a平衡,则mgsinθ=BIaL…④
解得:B=
mg(R+2r)sinθ
EL
…⑤
(2)由于轨道倾斜部分足够长,金属棒在进入水平轨道前做匀速运动,设断开开关时,电路的总电阻为R2,金属棒a做匀速运动的速度为v2,棒中的电动势E2,电路中的电流为I2,则R2=2R   …⑥
 E2=BLυ2 …⑦
 I2
E2
R2
  …⑧
金属棒在倾斜导轨上以v2匀速运动,处于平衡状态,
则mgsinθ=BI2L     …⑨
解得:υ2
2mgRsinθ
B2L2
  …⑩
在金属棒a进入水平轨道后,设电路中产生的最大焦耳热为Q,根据能量守恒:Q=
1
2
m
υ
 
解得:Q=
2E4R2
mg2sin2θ(R+2r)4
                                
答:(1匀强磁场磁感应强度的大小为
mg(R+2r)sinθ
EL

(2)断开开关,从静止释放金属棒a,在金属棒a进入水平轨道后,电路中产生的最大焦耳热为
2E4R2
mg2sin2θ(R+2r)4