Question

如圖所示，一個(gè)U形導(dǎo)體框架，其寬度L＝1 m，框架所在平面與水平面的夾用α＝30°．其電阻可忽略不計(jì)．設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)與U形框架的平面垂直．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B＝0.2 T．今有一條形導(dǎo)體ab，其質(zhì)量為m＝0.5 kg，有效電阻R＝0.1 Ω，跨接在U形框架上，并且能無(wú)摩擦地滑動(dòng)，求：

(1)由靜止釋放導(dǎo)體，導(dǎo)體ab下滑的最大速度v_m；

(2)在最大速度v_m時(shí)，在ab上釋放的電功率．(g＝10 m/s²)．

Answer 1

答案：
解析：

正確解答：(1)導(dǎo)體ab受G和框架的支持力N，而做加速運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律 　　mgsin30°＝ma 　　a＝gsin30°＝5(m/s2) 　　但是導(dǎo)體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中就會(huì)有感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使得導(dǎo)體受到磁場(chǎng)的安培力的作用．設(shè)安培力為FA 　　 　　隨著速度v的增加，加速度a逐漸減�。�當(dāng)a＝0時(shí)，速度v有最大值 　　2.5m/s 　　(2)在導(dǎo)體ab的速度達(dá)到最大值時(shí)，電阻上釋放的電功率 　　2.5(W) 　　小結(jié)：物理解題訓(xùn)練同學(xué)們的思維能力．本題要求同學(xué)從多角度來(lái)看問(wèn)題．從加速度產(chǎn)生的角度看問(wèn)題．由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線發(fā)生電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的受力使得導(dǎo)體所受的合力發(fā)生改變，進(jìn)而使導(dǎo)體的加速度發(fā)生變化，直到加速度為零．從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度看：當(dāng)重力做功使導(dǎo)體的動(dòng)能增加的同時(shí)，導(dǎo)體又要切割磁感線發(fā)生電磁感應(yīng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．直至重力做功全部轉(zhuǎn)化為回路的內(nèi)能．