Question

【題目】如圖所示，傾角θ=30°，寬為L=1m的足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬框固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上，現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的牽引力F，牽引一根質(zhì)量為m=0.2kg，電阻R=1Ω的金屬棒ab，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上移動(dòng)。（金屬ab始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直，不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦）問：

（1）若牽引力是恒力，大小為9N，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1多大？

（2）若牽引力的功率恒定，大小為72W，則金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2多大？

（2）若金屬棒受到向上的拉力在斜面導(dǎo)軌上達(dá)到某一速度時(shí)，突然撤去拉力，從撤去拉力到棒的速度為零時(shí)止，通過金屬棒的電量為0.48C，金屬棒發(fā)熱為1.12J，則撤力時(shí)棒的速度v2多大？（g=10m/s2）

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】（1）當(dāng)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，，；

此時(shí)金屬棒處于平衡狀態(tài)，所有有，

解得；

（2），

解得

（3）由法拉第電磁感應(yīng)定律，，

由能量守恒定律，

解得