Question

【题目】如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s 2，问：

（1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？

（2）棒ab受到的力F多大？

（3）当电流通过电路产生的焦耳热为Q=0.2J时，力F做的功W是多少？

Answer 1

【答案】（1）1A ,从d到c（2）0.2N（3）0.4J

【解析】

试题：（1）棒cd受到的安培力①

棒cd在共点力作用下平衡，则②

由①②式代入数据，解得，方向由右手定则可知由d到c．

（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等

对棒由共点力平衡有

代入数据解得

（3）设在时间t内棒cd产生热量，由焦耳定律可知

设ab棒匀速运动的速度大小为，则产生的感应电动势

由闭合电路欧姆定律知

在时间t内，棒ab沿导轨的位移

力F做的功

综合上述各式，代入数据解得