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如图所示,倾角θ=30°、宽度L=lm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、范围足够大的匀强磁场中,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
1人问答
更新时间:2024-03-29 07:32:48
问题描述:

如图所示,倾角θ=30°、宽度L=l m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、范围足够大的匀强磁场中,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牵引一根质量为m=0.2kg、电阻R=1Ω的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,克服安培力做功为5.8J(不计导轨电阻及一切摩擦,g取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。

陈康力回答:
  (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= ②牵引力F=    ③将②③代入①后得=mgsin30°+ ④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,据能量守恒得:Pt=mv2+mgsin30°·s+Q代入数据得t=1.5s          
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