题目内容

如图所示,MN与PQ为足够长的光滑金属导轨,相距L=0.5米,导轨与水平方向成θ=放置.匀强磁场的磁感应强度B=0.4特,方向与导轨平面垂直且向左上方.金属棒ab、cd放置于导轨上(与导轨垂直),质量分别为mab=0.1千克和mcd=0.2千克,ab、cd的总电阻为R=0.2欧姆(导轨电阻不计).当金属棒ab在外力的作用下以1.5米/秒的速度沿导轨匀速向上运动时,求:

(1)当ab棒刚开始沿导轨向上匀速运动时,cd棒所受安培力的大小和方向;

(2)cd棒运动时能达到的最大速度;

(3)当cd棒速度最大时,作用在ab棒上外力的功率.(g取10米/秒2)

答案:
解析:

  解:(1)cd棒受安培力方向沿斜面向上

  FA=BIL=B·L·=B2·L2·=0.42×0.52×N=0.3N

  (2)对cd棒  mcd·g·=0.2×10×0.5N=1N>0.3N  ∴cd棒作向下加速运动(a逐渐减小)当它沿斜面方向合力为0时,a=0,则v最大.mcd·g·=BIL=

  vmax-v=-1.5=3.5m/s

  (3)P=F·v=(mab·g·+FA)·v=(mab·g·+B2L2·)·v

  =[0.1×10×0.5+0.42×0.52×(1.5+3.5)/0.2]×1.5W=2.25W


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