Question

（10分）如圖所示，兩根平行光滑金屬導軌PQ和MN相距d=0.5m，它們與水平方向的傾角為α(sinα＝0.6)，導軌的上方跟電阻R=4Ω相連，導軌上放一個金屬棒，金屬棒的質量為m＝0.2kg、電阻為r=2Ω。整個裝置放在方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B＝1.2T．金屬棒在沿斜面方向向上的恒力作用下由靜止開始沿斜面向上運動，電阻R消耗的最大電功率P="1.0W." (g="10m/s2)"

求：（1）恒力的大小；
（2）恒力做功的最大功率

Answer 1

（1）1.44N（2）9.0W

試題分析：（1）由電阻R消耗的最大電功率：
∵   ∴
當金屬棒沿斜面在恒力作用下運動，電阻R消耗達最大電功率時將勻速運動，故：
F=mgsinα+BIdcosα=1.44N
（2）由閉合電路歐姆定律：    ∵ sinα＝0.6 ∴cosα=0.8

∴ F做功的最大功率：P＝Fv=1.44×6.25=9.0W
點評：本題考查學生的綜合能力，力決定運動，當速度最大時電阻R的功率最大，由此判斷安培力大小或F的大小，處理此類問題應先把電磁感應問題轉化為恒定電流問題，結合安培力和力學中功率P=Fv求解