题目内容

【题目】如图所示,有一倾角、间距的足够长平行金属导轨底端接有阻值的电阻,质量的金属棒垂直导轨放置.建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x.在导轨间区域,有垂直导轨平面向上的磁场,磁场大小沿x轴方向变化满足关系.从时刻起,棒在外力F作用下,从沿斜面向上运动至处,其速度v与位移x的关系满足.棒始终保持与导轨垂直,不计其它电阻,不计所有摩擦.重力加速度g.求(提示:可用图象下的面积来代表力F做的功):

1)棒运动至处时,两端电势差及电阻R消耗的电功率P

2)外力F在此运动过程中所做的功;

3)外力F在此运动过程中的平均功率.

【答案】1 0.1V 0.1W 20.976J 34.07W

【解析】

(1)ab运动至x2处时,两端电势差:

UabB1lv12x1l0.1V

根据电功率的计算公式可得:

(2)根据动能定理可得:WFWGWA

其中:

WGmgsinθx2x1)=0.2J

安培力:

安培力做功为:

联立可得:

WF=﹣0.976J

(3)根据闭合电路欧姆定律可得回路的电流:

因为电流恒定,则:I2RtWA

解得:

t0.24s

平均功率为:

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