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如图所示,把两根平行光滑金属导轨放在水平桌面上,桌子高0.8 m,导轨间距0.2 m,在导轨水平部分有磁感应强度为0.1 T,方向竖直向下的匀强磁场,弧形金属导轨的一端接有电阻R=1 Ω,质量m=0.2 kg的金属杆ab由静止开始距桌面h=0.2 m高处开始下滑,最后落到距桌子水平距离s=0.4 m处,金属杆及导轨电阻不计,试求:


(1)金属杆进入导轨水平部分瞬间产生的感应电流的大小和方向.

(2)金属杆滑出导轨瞬间感应电动势的大小.

(3)整个过程中电阻R放出的热量.

(1)I= 0.04 A,方向由a→b

(2)E′=0.02 (V)

(3)整个过程中电阻R放出的热量:Q= 0.3 (J)


解析:

(1)ab棒进入水平部分的瞬间,ab速率为v,由机械能守恒定律:

mgh=mv2,v=

此时感应电动势E=Blv=Bl

E=0.1×0.2×=0.04 (V)

I= A=0.04 A,方向由a→b

(2)滑出导轨后做平抛运动,平抛初速度为v.

s=v′,v′===1 (m/s)

此时E′=Blv′=0.1×0.2×1=0.02 (V)

(3)整个过程中电阻R放出的热量:Q=mgh-mv′2

=0.2×10×0.2-×0.2×12=0.3 (J)

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