如图所示,固定在同一水平面内的两根光滑长直金属导轨的间距L=1m,其右端接有阻值为R=0.4Ω的定值电阻,

2025-05-19 06:19:21
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回答1:

(1)设杆速度的最大值为v,电路中的最大感应电动势:
  E=BLv   ①
对应的电流:I=

E
R+r
  ②
杆速度最大时,杆处于平衡状态:F=BIL  ③
联解①②③有:v=
F(R+r)
B2L2
=
2×(0.4+0.1)
0.52×12
m/s=4m/s  ④
此时:Uab=IR=
BLv
R+r
R
=
0.5×1×4
0.4+0.1
×0.4
V=1.6V   ⑤
(2)由I=
BLv
R+r
=
0.5×1×4
0.4+0.1
A=4A
由③得:F=0.5×4×1N=2N
由能量守恒定律得,电路中总热量:Q=Fd-
1
2
mv2
=2×2-
1
2
×
0.2×42=2.4(J) ⑥
电阻R上的热量为:Q=
R
R+r
Q
由④⑥⑦有:Q=
R
R+r
Q
4
5
×2.4J=1.92J
 
答:(1)杆的最大速度值为4m/s;杆达到最大速度时a、b两端的电压为1.6V.
(2)杆从静止开始到恰好达到最大速度的过程中,电阻R上产生的热量为1.92J.