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如图3-6-14所示,在倾角为30°的斜面上,固定两条无限长的平行光滑导轨,一个匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度B=0.4T,导轨间距L=0.5m.两根金属棒ab、cd平行地放在导轨上,金属
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问题描述:

如图3-6-14所示,在倾角为30°的斜面上,固定两条无限长的平行光滑导轨,一个匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度B=0.4T,导轨间距L=0.5m.两根金属棒ab、cd平行地放在导轨上,金属棒质量mab=0.1kgmcd=0.2kg,两金属棒总电阻r=0.2Ω,导轨电阻不计.现使金属棒ab以v=1.5m/s的速度沿斜面向上匀速运动,求:

图3-6-14

(1)金属棒cd的最大速度;

(2)在cd有最大速度时,作用在金属棒ab上的外力做功的功率.

曹军威回答:
  解析:(1)金属棒ab向上匀速运动时,它切割磁感线产生的感应电动势为Eab=BLv ①   假设cd不动,则cd棒受的安培力为   F=ILB=LB ②   又cd棒所受重力的分力为mcdgsin30°   代入数据可解得:F<mcdgsin30°,即在ab匀速上滑的同时,cd将沿导轨向下滑行.   cd加速下滑的过程中,回路的感应电动势越来越大,cd棒受的斜向上的安培力也越来越大,其加速度越来越小.当加速度等于零时,cd棒的速度达到最大值,此时对cd有   mcdgsin30°=I′LB ③   ab和cd产生的感应电动势方向相同,总感应电动势为   E=BLv+BLvm ④   回路电流为:I′= ⑤   由③④⑤代入数据可解得cd棒的最大速度为vm=3.5m/s,方向沿轨道向下.   (2)以ab和cd构成的整个系统为研究对象,由于二者均做匀速直线运动,所以整体的合外力为零.则作用在ab上的外力为   F′=(mab+mcd)gsin30° ⑥   外力的功率为:   P=F′v ⑦   由⑥⑦代入数据得P=2.25W.   答案:(1)3.5m/s沿轨道向下   (2)2.25W
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《如图3-6-14所示,在倾角为30°的斜面上,固定两条无限长的平行光滑导轨,一个匀强磁场垂直于斜面向上,磁感应强度B=0.4T,导轨间距L=0.5m.两根金属棒ab、cd平行地放在导轨上,金属|初中物理问答-字典翻译问答网》
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