如圖所示,傾角θ=30°,寬度L=1m的足夠長的U形平行光滑金屬導軌,固定在磁感強度B=1T,范圍充分大的勻強磁場中,磁場方向與導軌平面垂直.用平行于導軌,功率恒為6W的牽引力F牽引一根質量m=0.2kg,電阻R=1Ω放在導軌上的金屬棒ab,由靜止開始沿導軌向上移動(ab始終與導軌接觸良好且垂直),當ab棒移動2.8m時獲得穩(wěn)定速度,在此過程中,金屬棒產生的熱量為5.8J(不計導軌電阻及一切摩擦,取g=10m/s2),求:
(1)ab棒的穩(wěn)定速度;
(2)ab棒從靜止開始達到穩(wěn)定速度所需時間.
(1)2m/s(2)t=1.5s
解析試題分析:(1)ab棒達到穩(wěn)定速度后,應具有受力平衡的特點,設此時棒ab所受安培力為FB.則
F=mgsin30°+FB (1)
而FB=BIL= . (2)
牽引力F= (3)
將②③代入①后得=mgsin30°+ (4)
代入數據后得v1=2m/s,v2=3m/s(舍去)
(2)設從靜止到穩(wěn)定速度所需時間為 t .棒ab從靜止開始到具有穩(wěn)定速度的過程中在做
變加速直線運動,據能量守恒得:
Pt=mv2+mgsin30°?s+Q (5)
代入數據得t=1.5s
Pt=mv2+mgsin30°?s+Q (5)
代入數據得t=1.5s
考點:考查了力和電磁學的綜合應用
點評:當導體穩(wěn)定后,處于平衡狀態(tài),從而解出安培力大小,
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