Question

【题目】如图所示，两光滑的平行金属导轨间距L=0.5m，导轨平面与水平面的夹角θ=30°。区域ABCD内有宽度d=0.2m垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为B=0.6T。P1、P2均为质量m=0.1kg、电阻r=0.3Ω的细金属棒，垂直导轨放置在导轨平面上与其接触良好，P1能移动，P2被固定，导轨电阻忽略不计。用平行于导轨向上的恒定拉力F将P1从静止开始向上拉，恰好以v=2m/s的速度匀速穿过磁场区域，取g=10m/s2。求：

(1)拉力F的大小；

(2)金属棒P1穿过磁场的过程中，它产生的热量Q；

(3)金属棒P1由静止开始到穿过磁场的过程中，拉力F的平均功率P。

Answer 1

【答案】(1)0.8N；(2)0.03J；(3)

【解析】

(1)金属棒P1匀速穿过磁场的过程中，对P1有

其中

解得

(2)金属棒P1穿过磁场的过程，克服安培力做的功为

其中

金属棒P1产生的热量

(3)金属棒匀加速运动时，根据牛顿第二定律可得

拉力F做的功为

匀速运动的时间为

故拉力F的平均功率为