Question

如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的拉力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好保持静止，取g=10m/s².

（1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？

（2）棒ab受到的拉力F多大？

（3）拉力F做功的功率P是多少？

Answer

（1）I=1A                                  ②（1分）根据右手定则判断，通过cd棒的电流I方向由d到c（2）F=0.2N（3）P=0.4W

【解析】（1）（3分）对cd棒受力分析可得：

BIl=mgsin30°                                       ①（1分）

代入数据，得：I=1A                                  ②（1分）

根据右手定则判断，通过cd棒的电流I方向由d到c。    ③（1分）

（2）（4分）对ab棒受力分析可得：

F=BIl+mgsin30°                                   ④（2分）

代入数据，得：F=0.2N                               ⑤（2分）

（3）（5分）根据：

                                        ⑥（2分）

P=Fv                                           ⑦（1分）

得：P=0.4W                                        ⑧（2分）