如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,图中OH∥CD∥FG,∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=OE=L;一根质量为m、长度为2L的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH

◎ 题目

如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG,图中OHCDFG,∠DEF=60°,CD=DE=EF=FG=OE=L;一根质量为m、长度为2L的导体棒AB在电机牵引下,以恒定速度v0沿OH方向从斜面底端滑上导轨并到达斜面顶端,O是AB棒的中点,AB⊥OH.金属导轨的CD、FG段电阻不计,DEF段与AB棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.求:
(1)导体棒在导轨DEF上滑动时电路中电流的大小;
(2)导体棒运动到DF位置时AB两端的电压;
(3)将导体棒从底端拉到斜面顶端过程电机对杆做的功.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)设AB棒等效切割长度为l,则
        感应电动势为E=Blv0                                                 
        回路电阻为R=3lr
       回路电流为I=
E
R
=
Bv0
3r
                                                  
    (2)AB棒滑到DF处时
      AB两端的电压UBA=UDA+UFD+UBF
         UDA+UBF=BLv0
         而UDF=
2lr
3lr
BLv0
=
2
3
BLv0
                                                        
       得UBA=UDA+UFD+UBF=
5
3
BLv0

    (3)导体棒重力势能的增加量△EP=mg(2L+Lcos30°)sin30°=
4+

3
4
mgL
                              
     AB棒在DEF上滑动时产生的电热Q1,数值上等于克服安培力做的功Q1=W   
        又因为F安∝S,如图,故 Q1=W=
0+F安max
2
?

3
2
L
=
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