Question

如图所示，宽L=1m、倾角的光滑平行导轨与电动势E=3.0V、内阻r=0.5的电池相连接，处在磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场中。质量m=200g、电阻R=1的导体ab从静止开始运动。不计期于电阻，且导轨足够长。试计算：
（1）若在导体ab运动t=3s后将开关S合上，这时导体受到的安培力是多大？加速度是多少？
（2）导体ab的收尾速度是多大？
（3）当达到收尾速度时，导体ab的重力功率、安培力功率、电功率以及回路中焦耳热功率和化学功率各是多少？

Answer 1

(1)受安培力为:
加速度为:,即导体做匀减速运动.
(2)收尾速度
(3)导体ab的重力功率、安培力功率和电功率大小相等，即：
回路中焦耳热功率和化学功率分别为：

(1)闭合开关前,导体ab在3s末的速度为:

导体ab的感应电动势为:

闭合开关时,导体所受安培力为:

加速度为:,即导体做匀减速运动.
(2)当a=0时,导体的速度最小,即为收尾速度,有

(3)当导体以收尾速度匀速运动时,导体ab的重力功率、安培力功率和电功率大小相等，即：
同理，还有：
则电路中的电流为：
所以，回路中焦耳热功率和化学功率分别为：