Question

【2012?山東模擬】如下圖甲所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角α，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R，另有一條紙帶固定金屬棒ab上，紙帶另一端通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（圖中未畫出），且能正常工作。在兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻R_L=4R，定值電阻R₁=2R，電阻箱電阻調(diào)到使R₂=12R，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條清晰的紙帶，已知相鄰點(diǎn)跡的時(shí)間間隔為T，如下圖乙所示，試求：

（1）求磁感應(yīng)強(qiáng)度為B有多大？
（2）當(dāng)金屬棒下滑距離為S₀時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始下滑2S₀的過程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱。

Answer 1

（1）（2）

（1）根據(jù)圖乙紙帶上打出的點(diǎn)跡可看出，金屬棒最終做勻速運(yùn)動(dòng)，且速度最大，最大值為v_m=2s/T，達(dá)到最大速度時(shí)，則有mgsinα=F_安  F_安＝ILB   其中R_總＝6R
所以mgsinα= 解得   
（2）由能量守恒知，放出的電熱Q=2S₀sinα- 
代入上面的v_m值，可得