题目内容
如图所示,导体框架的平行导轨间距d=1m,框架平面与水平面夹角α=30°,匀强磁场方向垂直框架平面向上,且B=0.2T,导体棒ab的质量m=0.2kg,R=0.1Ω,水平跨在导轨上,且可无摩擦滑动(g取10m/s2)求:(1)ab下滑的最大速度
(2)以最大速度下滑时,ab棒上的电热功率.
【答案】分析:(1)ab棒下滑时,受重力、支持力和安培力做加速度减小的变加速运动,当a=0时,速度最大.
(2)当ab棒速度达到最大,做匀速运动,根据能量守恒求出ab棒上电功率.
解答:解:(1)当加速度a=0时,导体棒的速度最大,有:
mgsinα=BIL
而I=
联立解得
=2.5m/s.
(2)当导体棒速度达到最大后做匀速直线运动,根据能量守恒得,重力做功的功率等于整个回路产生的热功率,而整个回路产生的热功率等于ab棒上电热功率.
有:P=mgvmsinα=2×
=2.5W.
答:(1)ab下滑的最大速度为2.5m/s.
(2)以最大速度下滑时,ab棒上的电热功率为2.5W.
点评:解决本题的关键会通过导体棒的受力,判断其运动情况,知当加速度为零时,导体棒速度最大.
(2)当ab棒速度达到最大,做匀速运动,根据能量守恒求出ab棒上电功率.
解答:解:(1)当加速度a=0时,导体棒的速度最大,有:
mgsinα=BIL
而I=
联立解得
(2)当导体棒速度达到最大后做匀速直线运动,根据能量守恒得,重力做功的功率等于整个回路产生的热功率,而整个回路产生的热功率等于ab棒上电热功率.
有:P=mgvmsinα=2×
答:(1)ab下滑的最大速度为2.5m/s.
(2)以最大速度下滑时,ab棒上的电热功率为2.5W.
点评:解决本题的关键会通过导体棒的受力,判断其运动情况,知当加速度为零时,导体棒速度最大.
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