题目内容
如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m, 导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;
(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向.
![]()
(1)金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定
律
mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得a=4m/
s2 (2分)
(2)设金属棒运动达到稳定时,速度为v,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡有: mgsinθ一μmgcos0一F=0 (1分)
此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率即:
Fv=P (2分)
由以上两式解得
(1分)
(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长为l,磁场的磁感应强度为B
(1分) P=I2R (1分)
由此解得
(1分)
磁场方向垂直导轨平面向上 。 (1分)