Question

【題目】如圖所示，電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌MN和OP放置在水平面內(nèi)，MO間接有阻值為R=3Ω的電阻，導(dǎo)軌相距d=1m，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.5T．質(zhì)量為m=0.1kg，電阻為r=1Ω的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置，并接觸良好．用平行于MN的恒力F=1N向右拉動CD，CD受摩擦阻力f恒為0.5N．求：

（1）CD運動的最大速度；

（2）當CD達到最大速度后，電阻R消耗的電功率．

Answer 1

【答案】（1）8m/s（2）3W

【解析】（1）設(shè)CD棒運動速度為v，則：導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=Bdv①

據(jù)全電路歐姆定律有：I=②

則安培力為：F0=BdI③

據(jù)題意分析，當v最大時，有：F-F0-f=0④

聯(lián)立①②③④得：vm= =8m/s ⑤

故CD運動的最大速度為8m/s．

（2）CD速度最大時同理有：Em=Bdvm ⑥

Im= ⑦

P=I2R ⑧

聯(lián)立⑤⑥⑦帶入數(shù)據(jù)得：P=3W．

故當CD達到最大速度后，電阻R消耗的電功率為P=3W．