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所示,“目”字形轨道的每一短边的长度都等于6ec8aac122bd4f6e,只有四根平行的短边有电阻,阻值都是r,不计其它各边电阻。使导轨平面与水平面成夹角6ec8aac122bd4f6e固定放置,如图乙所示。一根质量为m的条形磁铁,其横截面是边长为6ec8aac122bd4f6e的正方形,磁铁与导轨间的动摩擦因数为6ec8aac122bd4f6e,磁铁与导轨间绝缘。假定导轨区域内的磁场全部集中在磁铁的端面,并可视为匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直导轨平面。开始时磁铁端面恰好与正方形3重合,现使其以某一初速度下滑,磁铁恰能匀速滑过正方形2,直至磁铁端面恰好与正方形l重合。已知重力加速度为g。求:

   (1)上述过程中磁铁运动经历的时间;

   (2)上述过程中所有电阻消耗的电能。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

答案:
(1) (2)E = 2mga(sinθ- μ cosθ) 【解析】(1)设磁铁匀速进入正方形2的速度为v,等效电路如下图所示        感应电动势            (1分) 总电阻            感应电流         (1分)        切割磁感线的短边受到的安培力   (1分)        短边受到的安培力与磁铁受到的力是作用力与反作用力        根据平衡条件    mgsinθ = F + f                 (1分)        滑动摩擦力      f = μ mgcosθ        求出                  (1分)        当磁铁进入正方形1时,仍以速度v做匀速直线运动        整个过程磁铁运动经历的时间           (1分)        解得:               (1分)    (2)根据能量守恒定律   mg•2asinθ = μ mg cosθ•2a + E    (2分)        解得:           E = 2mga(sinθ- μ cosθ)         (1分)
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