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如图所示,两根相距为L=2.0m的金属轨道固定于水平面上,导轨电阻不计,一根质量为m=1.0kg、长为L=2.0m、电阻为r=2.0Ω的金属棒两端放于导轨上,导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ=0.20,...
题目内容:
如图所示,两根相距为L=2.0m的金属轨道固定于水平面上,导轨电阻不计,一根质量为m=1.0kg、长为L=2.0m、电阻为r=2.0Ω的金属棒两端放于导轨上,导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ=0.20,棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为R=4.0Ω的电阻,在电阻两端接有电压传感器并与计算机相连。有n段垂直导轨平面的宽度为c=3.0m,间距为d=2.0m 的匀强磁场,磁感强度大小为B=1.0T,方向垂直纸面向里。金属棒初始位于OO′处,与第一段磁场相距s=6.0m 。(g 取10m/s2)
(1)若金属棒向右的初速度v0=3.0m/s,为使金属棒保持匀速直线运动一直向右穿过各磁场,需对金属棒施加一个水平向右的拉力,求金属棒进入磁场前拉力F1 的大小和进入磁场后拉力F2的大小;
(2)在(1)问的情况下,求金属棒OO′开始运动到刚离开第10段磁场过程中,拉力所做的功;
(3)若金属棒初速度为零,现对棒施以水平向右的恒定拉力F=4.0N ,使棒穿过各段磁场,发现计算机显示出的电压随时间以固定的周期做周期性变化,图像如图所示(从金属棒进入第一段磁场开始计时,图中虚线与时间轴平行)。求金属棒每穿过一个磁场过程中回路中产生的焦耳热,以及金属棒从第10段磁场穿出时的速度。
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