题目内容

如图所示,金属杆MN,在竖直平面内贴着光滑平行金属导轨下滑,导轨的间距l=10cm,导轨上端接有R=0.5Ω的电阻,导轨与金属杆的电阻不计,整个装置处于B=0.5T的水平匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面.当金属杆MN下滑时,每秒钟有0.02J的重力势能减少,求MN杆下滑的速度的大小(不计空气阻力).
分析:根据能量守恒可知,当杆MN达到稳定状态时以速度v匀速下滑时,整个电路消耗的电功率等于MN棒的重力功率.
解答:解:当杆匀速下滑时,重力的功率等于电路的电功率,设重力的功率为P,则有:P=
E2
R
(1)
由法拉第电磁感应定律得:E=Blv(2)
联立(1)(2)解得:v=
PR
Bl

代入数据得:v=2m/s
即棒下滑的速度大小为2m/s
点评:对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,重点是分析安培力;另一条是能量,分析能量如何转化是关键.本题要抓住杆MN达到稳定状态时速率v匀速下滑时,电功率等于重力的功率.
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