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⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ=30°.MP接有电阻R.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为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,金属棒的电阻也为R,其余电阻均不计.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.已知重力加速度为g,求:

(1)金属棒达到的稳定速度;

(2)金属棒从静止开始运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量;

【答案】(1) (2)

【解析】(1)当金属棒稳定运动时做匀速运动,则有 F=mgsinθ+F

又安培力

解得:

(2)金属棒从静止开始运动到cd的过程,

由动能定理得:

解得:

则根据功能关系得:回路中产生的总热量为

故电阻R上产生的热量为

则得

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