【加试题】如图所示,两根足够长的平行金属导轨MN、PQ间距d=0.5m,导轨平面与水平面夹角θ=37o,金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好。金属棒的质量m=2kg,电阻r=1Ω,定值电阻R=7Ω,其它电阻不计。导轨处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=4T。闭合开关S,金属棒由静止释放,沿斜面下滑L=0.5m时,速度v=2m/s。不计一切摩擦,sin37o=0.60,cos37o=0.80。求
29.金属棒速度v=2m/s时,流过金属棒ab的电流大小和方向;
30.此过程中电阻R上产生的焦耳热Q。
0.5A, 电流方向由b流向a ;
根据法拉第电磁感应定律得:
由全电路欧姆定律得: , 由右手定则知:电流方向由b流向a ;
根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,由全电路欧姆定律得出电流; 由右手定则确定电流方向;
1.75J
由能量守恒,金属棒减小的重力势能等于棒增加的动能和电路中产生的焦耳热:
, 解得:
,则
,
。
根据能量守恒得,重力势能减小转化为动能、回路中产生的焦耳热。
注意由能量守恒求出的是总的焦耳热,在通过比例求出R上的焦耳热。