问题
计算题
如图所示,有一宽L=0.4m的矩形金属框架水平放置,框架两端各接一个阻值R0=2Ω的电阻,框架的其他部分电阻不计,框架足够长.垂直于金属框平面有一竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=1.0T金属杆ab质量m= 0.1kg,电阻r=1 ,杆与框架接触良好,且与框架间的摩擦力不计,当杆受一 水平恒定拉力F作用,由静止开始运动,经一段时间后电流表的示数稳定在0.6A已知在金属杆加速过程中每个电阻R。产生的热量Q=0.2L.求:
(1)电路中产生的最大感应电动势;
(2)水平恒定拉力F的大小;
(3)在加速过程中金属杆的位移。
答案
解:(1)杆ab切割磁场时,等效电路图如图所示
电路稳定时I=0.6A,I总=2I=1.2 A①
根据闭合电路欧姆定律知 Em=I总(R外+r)=1.2×(1+1)V=2.4V②
(2)电流表示数稳定时,ab杆匀速运动F=F安③
根据安培力公式F安=Bl总L④
2×0.4 N=0.48N⑤
⑥
安培力做的功WA=-Q总=-(2Q0十Qr) ⑦
Qr=2Q0⑧
WA=-0.8J⑨
根据动能定理有⑩
根据功的公式,加速过程中金属杆的位移