如图所示,PQ、MN为足够长的两平行光滑金属导轨,它们之间连接一个阻值R=8Ω的电阻;导轨间距为L=1m;一质量为m=0
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解题思路:(1)对AB杆下滑过程中,受力分析,由牛顿第二定律、安培力公式与闭合电路欧姆定律及摩擦力表达式,列出方程即可求解.

(2)当AB杆加速度减至为零时,速度达到最大,从而根据方程计算,即可求解.

(3)根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电量表达式从而列出面积与电量、电阻及磁场、杆的长度关系,再由能量守恒关系,即可求解.

(1)取AB杆为研究对象其受力如图示建立如图所示坐标系FX=mgsinθ-FB=ma

安培力FB=BIL

I=

E

R+r

E=BLv

联立以上各式解得a=gsinθ-

B2L2v

m(R+r)

当v=2m/s时

a=10×[1/2]-

0.52×1×2

0.1(2+8)=4.5m/s2

(2)当加速度为零时,物体的速度达到最大;

则有:

mgsinθ=

B2L2v

(R+r)

解得:v=20m/s;

(3)由能量守恒可知mgSsinθ=[1/2]mvm2+QR+Qr

由焦耳定律可知:QR:Qr=R:r=4:1

联立解得QR=8J;

答:(1)当AB下滑速度为2m/s时加速度的大小为4.5m/s2

(2)AB下滑的最大速度为20m/s;

(3)若AB杆从静止开始下滑60m达到匀速运动状态,R上产生的热量为8J.

点评:

本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 本题综合考查了共点力平衡以及能量守恒.关键理清导体棒的运动情况,分析能量转化的情况,再选择合适的定律进行求解即可.