题目内容

如图所示,倾角=30°、宽度L=1m的足够长为U形平行光滑金属导轨固定在磁感应强度B=1T、范围充分大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面斜向上.现用一平行导轨的牵引力F,牵引一根质量m=0.2kg、电阻R=1、垂直导轨的金属棒ab,由静止沿导轨向上移动(ab棒始终与导轨接触良好且垂直,不计导轨电阻及一切摩擦)。问:
(1)若牵引力为恒力,且F=9N,求金属棒达到的稳定速度v1
(2)若牵引力功率恒为72W,求金属棒达到的稳定速度v2
(3)若金属棒受向上拉力在斜面导轨上达到某一速度时,突然撒力,此后金属棒又前进了0.48m ,其间,即从撒力至棒速为0时止,金属棒发热1.12J.问撒力时棒速v3多大?
(14分)解:(1)恒力拉动到匀速时:F=mgsinθ+BIL9=mgsinθ+B2L2υ1/R 得υ1=8m/s......4分 (2)恒功率拉动到匀速时:F=P/υ2.............................................2分 P/υ2=mgsinθ+B2L2υ2/R得υ2=8m/s (得υ2=-9m/s).....................4分  (3)设撤力后棒向前滑行的最大距离为S,此过程发热Q,则mυ32/2=mgSsinθ+Qυ3=4m/s.............................................4分.
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