题目内容
如图16-7-11,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为l.匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B.两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为m1、m2和R1、R2.两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数皆为μ.已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度v0沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率.
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图16-7-11
μm2g[v0-
(R1+R2)]
解析:
解法一:设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时,两杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化,产生感应电动势E=Bl(v0-v)
感应电流I=![]()
杆2做匀速运动,它受到的安培力等于它受到的摩擦力,BlI=μm2g
导体杆2克服摩擦力做功的功率P=μm2gv
解得P=μm2g[v0-
(R1+R2)].
解法二:以F表示拖动杆1的外力,以I表示由杆1、杆2和导轨构成的回路中的电流,达到稳定时,对杆1有F-μm1g-BIl=0
对杆2有BIl-μm2g=0
外力F的功率PF=Fv0
以P表示杆2克服摩擦力做功的功率,则有
P=PF-I2(R1+R2)-μm1gv0
由以上各式得P=μm2g[v0-
(R1+R2)].
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