题目内容
如图所示,倾角q=30°,宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨,固定在磁感应强度B=1T,范围充分大的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.用平行于导轨、功率恒为6W的牵引力F牵引一根质量m=0.2kg,电阻R=1W放在导轨上的金属棒ab,由静止开始沿导轨向上移动(ab始终与导轨接触良好且垂直),当ab棒移动2.8m时获得稳定速度,在此过程中,金属棒产生的热量为5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦,取g=10m/s2).求:
(1)ab棒的稳定速度;
(2)ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间.
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答案:
解析:
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(1)ab棒达到稳定速度后,应具有受力平衡的特点.设此时棒ab所受安培力为FB, 则F=mgsin30°+FB ① 而FB=BIL= 牵引力F= 将②③代入①后得 代入数据后得v1=2m/s,v2=-3m/s(舍去) (2)设从静止到稳定速度所需时间为t.棒ab从静止开始到具有稳定速度的过程中在做变加速直线运动,据动能定理有:Pt-mgsin30°×s-Q= 代入数据得t=1.5s.
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