(2013?广东模拟)如图所示,水平放置的两条光滑平行金属导轨ab,相距为d=1m,导轨之间垂直放置一质量为m

2025-05-10 21:24:34
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回答1:

(1)稳定时金属棒平衡,设速度为v,
由平衡得:F=BId   ①
由法拉第电磁感应定律  E=Bdv                             ②
由闭合电路欧姆定律得:I=

E
R+
r
2
                             ③
联立①②③得   v=6m/s                                   ④
(2)UMN=U+B(L-d)v                                ⑤
由欧姆定律得:U
E
R+
r
2
R
                        ⑥
联立②④⑤⑥得  UMN=20V                              ⑦
(3)设金属棒克服安培力做功为W,由动能定理得  Pt?W=
1
2
mv′2
     ⑧
克服安培力做功转化为总电能,设为Q,则有Q=W            ⑨
故灯泡发热为Q1
R
R+
r
2
Q
                 ⑩
联立⑧⑨⑩得:Q1=12J                 
答:(1)若施加的水平恒力F=8N,则金属棒达到的稳定速度为6m/s;
(2)在(1)的前提下,金属棒MN两端的电势差UMN为20V;
(3)灯泡产生的热量是12J.