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如图甲所示,两条足够长的平行金属导轨MN、PQ倾斜固定放置,所在斜面与水平面夹角为θ=30°,导轨电阻不计,间距L=2m,两导轨上端连接阻值R=2Ω的电阻。自两导轨顶端开始,分布着一系列垂直于导轨平面的匀强磁场区域,分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……,所有磁场区域的宽度及相邻磁场区域间的距离都为d=1m。规定垂直于导轨平面向上为磁场正方向,区域Ⅰ中的磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示,其它磁场区域的磁感应强度都不随时间变化,但它们的大小不等。t=0时刻,放置于区域Ⅰ上端边缘的导体棒,在垂直导体棒且与导轨平行的恒力作用下从静止开始沿斜面向下运动,恒力的大小为F=60N,导体棒的质量m=1kg、阻值r=2Ω,运动过程中导体棒始终和导轨垂直,导体棒在t=0.3s时离开区域Ⅰ中的磁场,此时撤去恒力,导体棒继续沿斜面向下运动。已知在有磁场区域导体棒与导轨之间的动摩擦因数μ1=
3
3
,无磁场区域导体棒与导轨之间的动摩擦因数μ2=
8
3
15
,导体棒在磁场区域Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ…内的运动都为匀速运动,最终穿过某个磁场区域后停下。g取10m/s2,求:

(1)t=0.3s时导体棒的速度大小;
(2)导体棒穿过的磁场区域的个数;
(3)导体棒经过的最后一个磁场区域的磁感应强度大小;
(4)整个运动过程中导体棒产生的焦耳热。

【答案】(1)t=0.3s时导体棒的速度大小为9m/s;
(2)导体棒穿过的磁场区域的个数是14;
(3)导体棒经过的最后一个磁场区域的磁感应强度大小是
10
3
3
T;
(4)整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为159.75J。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:140引用:1难度:0.4
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