问题
问答题
如图所示，在倾角为30°的绝缘斜向上，固定两条无限长的平行光滑金属导轨，匀强磁场B垂直于斜面向上，磁感应强度B=0.4T，导轨间距L=0.5m两根金属棒ab、cd与导轨垂直地放在导轨上，金属棒质量mab=0.1kg，mcd=0.2kg，两金属棒总电阻r=0.2Ω，导轨电阻小计．现使金属棒ab以v=1.5m/s的速度沿斜面向上匀速运动．求：（g取10m/s2）
（1）金属棒cd的最大速度；
（2）在cd为最大速度时．作用在金属棒ab上的外力做功的功率．
答案
（1）当ab棒匀速向上运动时，切割磁感线产生感应电流，使cd棒受到沿斜面向上的安培力，但由于安培力较小，则cd棒将向下加速运动，产生与cd棒同向的感应电动势，最终cd棒匀速运动，达到最大速度，最大速度为vm．
对于cd棒，有 mcdgsin30°=F安=BIL；
又I=
=E r
；BL(v+vm) r
联立以上两式得 vm=3.5m/s，方向沿斜面向下．
（2）当cd棒速度最大时，ab棒仍以v=1.5m/s的速度匀速运动，则有
F外=mabgsin30°+F安=mabgsin30°+BIL
又作用在金属棒ab上的外力做功的功率P外=F外v．
所以解得P外=2.25W
答：
（1）金属棒cd的最大速度为3.5m/s，方向沿斜面向下．
（2）在cd为最大速度时．作用在金属棒ab上的外力做功的功率为2.25W．