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(1)ab杆向上匀速运动的速度大小;

(2)ab杆向上匀速运动时,cd杆受到的摩擦力大小;

(3)ab杆从开始运动到速度最大过程中上升的位移x=4m,恒力F作功56焦耳,求此过程中由于电流做功产生的焦耳热.

【答案】(1)ab杆向上匀速运动的速度大小为4m/s.

(2)ab杆向上匀速运动时,cd杆受到的摩擦力大小为2.4N.

(3)此过程小灯泡发光产生的热量为1.5J.

【解析】

试题分析:(1)ab杆向上匀速运动时,小灯泡恰好正常发光,由公式P=UI可求出灯泡的电流,由欧姆定律求出通过cd杆的电流,从而得到通过ab棒的电流,再由平衡条件和安培力公式结合求解ab杆匀速运动的速度大小.

(2)cd杆始终保持静止,受力平衡,求出其所受的安培力,再由平衡条件求解cd杆受到的摩擦力大小.

(3)由ab棒匀速运动,求出F的大小,再由能量守恒求出回路中产生的总焦耳热.

解:(1)ab棒匀速运动时,小灯泡正常发光,则流过灯泡的电流为 I1==A=0.5A

cd杆与灯泡并联,电压相等,则流过cd杆的电流为 I2==A=1.5A

则流过ab杆的总电流为 I=I1+I2=2A

由Blv=U+IR1,得:

ab杆向上匀速运动的速度大小 v=4m/s

(2)cd杆始终保持静止,受力平衡,所受的安培力大小为 F=BI2l

静摩擦力为 f=Fcos37°

代入解得 f=2.4N

(3)ab杆匀速运动时,F=m1gsin37°+μm1gcos37°+BIl=14N

ab杆运动过程中,系统产生的总热量为 Q,则由能量守恒得:

Fx﹣m1gxsin37°﹣μm1gxcos37°=+Q

解得 Q=8J

根据焦耳定律Q=I2Rt知,ab杆、cd杆和灯泡产生的热量之比为

QR1:QR2:QL=(22×1):(1.52×4):(0.52×12)=4:9:3

故小灯泡发光产生的热量为 QL=Q=1.5J

答:(1)ab杆向上匀速运动的速度大小为4m/s.

(2)ab杆向上匀速运动时,cd杆受到的摩擦力大小为2.4N.

(3)此过程小灯泡发光产生的热量为1.5J.

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