题目内容

【题目】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了1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R=2Ω的电阻.磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度为0.4T。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。金属棒沿导轨由静止开始下滑。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)求金属棒下滑速度达到5m/s时的感应电流的大小和方向;

(2)求金属棒下滑的最大速度;

(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,求电阻R消耗的功率。

【答案】(1)1A;由a到b(2)10m/s(3)8W

【解析】

(1)金属棒下滑速度达到5m/s时产生的感应电动势为

感应电流为

由右手定则判断金属棒中的感应电流方向为由a到b。

(2)设金属棒运动达到稳定时所受安培力为F′,棒在沿导轨方向受力平衡有:

解得:

又:

所以

由得金属棒下滑的最大速度

(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率:

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