题目内容
【题目】如图所示,在匀强磁场中倾斜放置的两根平行光滑的金属导轨,它们所构成的导轨平面与水平面成q=30°角,平行导轨间距L=1.0 m。匀强磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度B=0.20T。两根金属杆ab和cd可以在导轨上无摩擦地滑动。两金属杆的质量均为m=0.20 kg,电阻均为R=0.20Ω。若用与导轨平行的拉力作用在金属杆ab上,使ab杆沿导轨匀速上滑并使cd杆在导轨上保持静止,整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好。金属导轨的电阻可忽略不计,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)cd杆受安培力F安的大小;
(2)通过金属杆的感应电流I;
(3)作用在金属杆ab上拉力的功率P。
【答案】(1)1.0N;
(2)5.0A;
(3)20W
【解析】
试题(1)金属杆 cd 静止在金属导轨上,所受安培力方向与导轨平面平行向上。
则 F安= mgsin30°
解得: F安=1.0N
(2)F安="BIL" 解得: I=5.0A
(3)金属杆 ab 所受安培力方向与导轨平面平行向下,金属杆 ab 在拉力 F、安培力 F 安和重
力 mg 作用下匀速上滑,则 F=BIL+ mgsin30°
根据电磁感应定律,金属棒 ab 上产生的感应电动势为 E感= BLv
根据闭合电路欧姆定律,通过金属杆 ab 的电流
根据功率公式: P=Fv
解得: P =20W
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