解答题 较难0.4 引用6 组卷850
如图所示,两条足够长的光滑金属导轨
,
互相平行,它们所在的平面跟水平面成
角,两导轨间的距离为
两导轨的顶端
和
用阻值为
电阻相连,在导轨上垂直于导轨放一质量为
,电阻为
的导体棒
,导体棒始终与导轨连接良好,其余电阻不计,水平虚线
下方的导轨处在磁感应强度为
的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向上,
为磁场区域的上边界,现将导体棒从图示位置由静止释放,导体棒下滑过程中始终与导轨垂直,经过时间
,导体棒的速度增加至
,重力加速度为
,求:
(1)导体棒速度为
时加速度的大小;
(2)在
时间内,流过导体棒某一横截面的电荷量
;
(3)导体棒速度达到稳定后沿导轨继续下滑,在这个过程中,电阻
上会产生焦耳热,此现象可以从宏观与微观两个不同角度进行研究。经典物理学认为,在金属导体中,定向移动的自由电子频繁地与金属离子发生碰撞,使金属离子的热振动加剧,因而导体的温度升高,在考虑大量自由电子的统计结果时,电子与金属离子的频繁碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻力,若电阻
是一段粗细均匀的金属导体,自由电子在导体中沿电流的反方向做直线运动,基于以上模型,试推导出导体棒速度达到稳定后沿导轨继续下滑
距离的过程中,电阻
上产生的热量
。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/13/2978295428382720/2979219699752960/STEM/aa7917e6-fe0b-49f6-a3de-77fad88a93dc.png?resizew=225)
(1)导体棒速度为
(2)在
(3)导体棒速度达到稳定后沿导轨继续下滑,在这个过程中,电阻
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/13/2978295428382720/2979219699752960/STEM/aa7917e6-fe0b-49f6-a3de-77fad88a93dc.png?resizew=225)
2022·天津和平·二模
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