问题
计算题
(20分)如图所示,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示),R1=4Ω、R2=8Ω(导轨其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足(单位:m)。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点,棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直,不计棒的电阻。求:(1)外力F的最大值;(2)金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率;(3)在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。
答案
(1)0.3N
(2)1W
(3)
(1)金属棒匀速运动,F外=F安(2分)
E=BLv(1分)
I=E/R总(1分)
Lmax=2sin90°=2m(1分)
R总=8/3Ω(1分)
故Fmax="0.3N" (2分)
(2)P1=E2/R1=1W(5分)
(3)金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化
且x=vt,E=BLv
故 ( t∈(0,0.6))(7分)