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如图所示,两光滑平行导轨MN、PQ水平放置在匀强磁场中,间距为L,磁感应强度为B...

manfen5.com 满分网如图所示,两光滑平行导轨MN、PQ水平放置在匀强磁场中,间距为L,磁感应强度为B的磁场与导轨所在平面垂直.质量为m的金属棒ab垂直导轨且可沿导轨自由移动.导轨左端M、P接一定值电阻,阻值为R,金属棒ab和导轨电阻均不计.现将金属棒ab沿导轨由静止向右拉使之平动,保持拉力的功率恒定,金属棒ab最终以速度3v作匀速运动.
求:
(1)金属棒匀速运动时,拉力的大小.
(2)在此过程中,当ab的速度为v时的加速度为多大?
(1)金属棒ab最终以速度3v作匀速运动,此时拉力与棒所受的安培力平衡,由F=BIL、I=、E=BLv三个公式推导出安培力表达式,即可求得金属棒匀速运动时拉力的大小. (2)由题拉力的功率恒定,求出以速度3v匀速运动时拉力的功率,由P=Fv求得ab的速度为v时的拉力,由牛顿第二定律求出加速度. 【解析】 (1)ab以3v匀速运动时,拉力与棒所受的安培力平衡,则有 F=F安 又F安=BIL,I== 解得,F安= 由上面式子解得:F= (2)ab以3v匀速运动时拉力的功率为 P=F•3v= 当ab的速度为v时,有 F′== 安培力为 F′安=BI′L=BL• 根据牛顿第二定律得: a== 答: (1)金属棒匀速运动时,拉力的大小为. (2)在此过程中,当ab的速度为v时的加速度为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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