题目内容
相距为L的足够长光滑平行金属导轨水平放置,处于磁感应强度为B,方向竖直向上的匀强磁场中。导轨一端连接一阻值为R的电阻,导轨本身的电阻不计,一质量为m,电阻为r的金属棒ab横跨在导轨上,如图所示。现对金属棒施一恒力F,使其从静止开始运动。求:(1)运动中金属棒的最大加速度和最大速度分别为多大?
(2)计算下列两个状态下电阻R上消耗电功率的大小:
①金属棒的加速度为最大加速度的一半时;
②金属棒的速度为最大速度的四分之一时。
解(1)开始运动时金属棒加速度最大
……(1)当金属棒由于切割磁感线而受安培力作用,安培力与所受恒力F相等时速度达到最大,即E=BLv……(2)
……(3)
……(4)F=F安……(5) 由以上四式可解得:
(2)当金属棒加速度为最大加速度一半时,安培力等于恒定拉力的一半,即:
……(6分此时电阻R上消耗的电功率为: P1=I12R……(7) 由以上两式解得:
当金属棒的速度为最大速度的四分之一时:
……(8)
……(9)P2=I22R……(10) 由以上三式解得:P2=
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