问题
问答题
如图所示，长度足够的平行光滑U形导轨倾斜放置，倾角θ=37°，导轨间的距离L=1.0m，电阻R=0.8Ω，导轨电阻不计，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感强度B=1.0T，质量m=0.5kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小为F=5.0N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当ab棒滑行0.8m后速度不变．求：（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2）
（1）金属棒匀速运动时的速度大小；
（2）金属棒匀速运动时电阻R上的功率；
（3）金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量为多少？
答案
（1）当金属棒所受的合力为零时，有F=mgsinθ+B2L2v R+r
∴v=
=(F-mgsinθ)(R+r) B2L2
=2m/s．(5-0.5×10×0.6)(0.8+0.2) 12×12
（2）根据闭合电路欧姆定律得，I=
=BLv R+r
=2A1×1×2 0.8+0.2
∴金属棒匀速运动时电阻R上的功率PR=I2R=22×0.8=3.2W
（3）根据能量守恒定律得，Q=F•s-mgs•sinθ-
mv21 2
=5×0.8-0.5×10×0.8×0.6-
×0.5×221 2 =0.6J
QR=
Q=0.48J．R R+r
答：（1）金属棒匀速运动时的速度大小为2m/s．
（2）金属棒匀速运动时电阻R上的功率为3.2W．
（3）电阻R上产生的热量为0.48J．