动中与导轨始终接触良好,并且垂直于导轨.电阻R=0.08 Ω,其余电阻不计.当金属棒从斜面上离地高h=1.0 m以上的任何地方由静止释放后,在水平面上滑行的最大距离s都是1.25 m.取g=10 m/s,求:
2
图6
(1)金属棒在斜面上的最大速度; (2)金属棒与水平面间的动摩擦因数;
(3)从高度h=1.0 m处滑下后电阻R上产生的热量.
审题突破 金属棒在倾斜导轨上运动时受到几个力作用?安培力有什么特点?金属棒在高于1.0 m的不同地方释放会有什么共同特点? 解析 (1)到达水平面之前已经开始匀速运动 设最大速度为v,感应电动势E=BLv 感应电流I=
(1分) (1分) (1分) (1分) (1分) (1分)
ER+r
安培力F=BIL
匀速运动时,mgsin θ=F 解得v=1.0 m/s
(2)滑动摩擦力Ff=μmg 分)
(1
金属棒在摩擦力作用下做匀减速直线运动,有Ff=ma 金属棒在水平面做匀减速直线运动,有v=2as 解得μ=0.04 分)
(用动能定理同样可以得分)
(3)下滑的过程中,由动能定理可得:
2
(1分) (1分)
(1
mgh-W=mv2
1
2
(2分)
安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热W=Q 电阻R上产生的热量:QR=
-2
(1分) (2分)
(1
Q R+r
R
联立解得:QR=3.8×10 J 分)
答案 (1)1.0 m/s (2)0.04 (3)3.8×10 J
6
-2