题目内容
如图所示,在与水平方向成θ=30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20T,方向垂直轨道平面向上。导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好构成闭合回路,每根导体棒的质量m=2.0×10-2kg、电阻r=5. 0×10-2Ω,金属轨道宽度l=0.50m。现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力,使之沿轨道匀速向上运动。在导体棒ab运动过程中,导体棒cd始终能静止在轨道上。g取10m/s2, 求:(1)导体棒cd受到的安培力大小;
(2)导体棒ab运动的速度大小;
(3)拉力对导体棒ab做功的功率。
解: (1)导体棒cd静止时受力平衡,设所受安培力为F安,则F安=mgsinθ 解得 F安=0.10N (2)设导体棒ab的速度为v时,产生的感应电动势为E,通过导体棒cd的感应电流为I,则 E=Blv I=
F安=BIl 联立上述三式解得v=
代入 数据得 v=1.0m/s (3)设对导体棒ab的拉力为F,导体棒ab受力平衡,则 F=F安+mgsinθ 解得 F=0.20N 拉力的功率P=Fv 解得 P = 0.20W
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