如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,图中OH∥CD∥FG,∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=OE=L;一根质量为m、长度为2L的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH
◎ 题目
如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,图中OH∥CD∥FG,∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=OE=L;一根质量为m、长度为2L的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端滑上导轨并到达斜面顶端,O是AB棒的中点,AB⊥OH.金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.求: (1)导体棒在导轨DEF上滑动时电路中电流的大小; (2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压; (3)将导体棒从底端拉到斜面顶端过程电机对杆做的功. |
◎ 答案
(1)设AB棒等效切割长度为l,则 感应电动势为E=Blv0 回路电阻为R=3lr 回路电流为I=
(2)AB棒滑到DF处时 AB两端的电压UBA=UDA+UFD+UBF UDA+UBF=BLv0 而UDF=
得UBA=UDA+UFD+UBF=
(3)导体棒重力势能的增加量△EP=mg(2L+Lcos30°)sin30°=
AB棒在DEF上滑动时产生的电热Q1,数值上等于克服安培力做的功Q1=W安 又因为F安∝S,如图,故 Q1=W安=
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