题目内容

15.如图,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.

15.解法一:

设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时,两杆和导轨构成的回路中磁通量发生变化,产生感应电动势

ε=Bl(v0-v)           ①

感应电流

I=              ②

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                                        ③

导体杆2克服摩擦力做功的功率

P=μm2gv                                         ④

解得

P=μm2g〔v0-(R1+R2)〕      ⑤

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                                 ①

对杆2有

BIl-μm2g=0                              ②

外力F的功率

PF=Fv0                                                                                            ③

以P为杆2克服摩擦力做功的功率,则有

P=PF-I 2(R1+R2)-μm1gv0          ④

由以上各式得

P=μm2g〔v0-(R1+R2)〕        ⑤


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