MN、PQ为相距L=0.2m的光滑平行导轨,导轨平面与水平面夹角为θ=30°,导轨处于磁感应强度为B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,在两导轨的M、P两端接有一电阻为R=2Ω的定值电阻,其余电阻不计.一质量为m=0.2kg的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好.今平行于导轨对导体棒施加一作用力F,使导体棒从ab位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端,滑动过程中导体棒始终垂直于导轨,加速度大小为a=4m/s2,经时间t=1s滑到cd位置,从ab到cd过程中电阻发热为Q=0.1J,g取10m/s2.求:(1)到达cd位置时,对导体棒施加的作用力;(2)导体棒从ab滑到cd过程中作用力F所做的功.

问题描述:

MN、PQ为相距L=0.2m的光滑平行导轨,导轨平面与水平面夹角为θ=30°,导轨处于磁感应强度为B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,在两导轨的M、P两端接有一电阻为R=2Ω的定值电阻,其余电阻不计.一质量为m=0.2kg的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好.今平行于导轨对导体棒施加一作用力F,使导体棒从ab位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端,滑动过程中导体棒始终垂直于导轨,加速度大小为a=4m/s2,经时间t=1s滑到cd位置,从ab到cd过程中电阻发热为Q=0.1J,g取10m/s2.求:

(1)到达cd位置时,对导体棒施加的作用力;
(2)导体棒从ab滑到cd过程中作用力F所做的功.


答案解析:(1)由匀变速运动的速度公式求出导体棒到达cd位置时的速度,由E=BLV求出此时产生的感应电动势,
由欧姆定律求出电路电流,然后由F=BIL求出安培力,由牛顿第二定律求出对导体棒施加的作用力.
(2)由匀变速运动的位移公式求出导体棒的位移,然后由能量守恒定律求出拉力所做的功.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;匀变速直线运动的位移与时间的关系;闭合电路的欧姆定律.


知识点:对导体棒正确受力分析、应用牛顿第二定律是正确解题的关键;应用能量守恒定律可以求出拉力所做的功.