题目内容
【题目】如图所示，MN、PQ是足够长的光滑平行导轨，其间距为L，且MP与两导轨垂直，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°．M、P和N、Q之间均接阻值为2R的电阻．有一垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B0．将一根质量为m的金属棒ab紧靠MP放在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻为R，导轨电阻不计．现用与导轨平行的恒力F=mg沿导轨平面向上拉金属棒，使金属棒从静止开始沿导轨向上运动，金属棒在运动过程中始终与MP平行．当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd到MP的距离为s，重力加速度为g．
（1）求金属棒达到的稳定速度v．
（2）求金属棒从静止开始运动到cd的过程中，导体棒上产生的热量．
（3）当金属棒滑行至cd时，去掉NQ间的电阻2R，为使导体棒的速度不变，拉力应变为多少？
【答案】（1）
（2）
（3）
mg
【解析】
（1）当金属棒匀速运动时达到稳定状态，由平衡条件得：
，
安培力：
，
解得：
；
（2）设金属棒从静止开始运动到cd的过程中，导体棒上产生的热量为Q，则整个电路产生的焦耳热为2Q，由能量守恒定律得：
，
解得：
．
（3）当金属棒运动到cd时，去掉NQ间的电阻，为使导体棒的速度不变，即使金属棒处于平衡状态，设拉力变为F1，由平衡条件得：
，
安培力：
L，
解得：
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