Question

如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌MN和OP水平放置，MO間接有阻值為R ="5" Ω的電阻，導軌相距為L =" 0.2" m．其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B =" 5" T．質量為m =" 1" kg的導體棒CD垂直于導軌放置并接觸良好，其長度恰好也為L，電阻也為R．用平行于MN的恒力F向右拉動CD，CD棒與導軌間的動摩擦因數為0.2．已知CD棒運動中能達到的最大速度v_m =" 10" m/s，重力加速度g取10 m/s²．試求：
(1)恒力F的大小；
(2)當CD達到最大速度時，電阻R消耗的電功率．

Answer 1

依題意 CD棒達到最大速度時應處于平衡狀態．
則 F =" f" + F_安 …… 1′     f =" μmg    " …… 1′           
F_安 =" BIL" …… 1′     I =" E/2R    " …… 1′  
E =" BLv  " …… 1′    P =" I" ²·R     …… 1′ 
綜上  F =" 3" N …… 2′    P =" 5" W     …… 2′ 

略