Question

如图所示,导线ab长0.1 m,电阻为1 Ω,可沿足够长竖直金属导轨无摩擦滑下,导轨上连接一电源,其电动势为1.5 V,内阻为0.5 Ω,垂直于导轨平面向里的匀强磁场磁感应强度为2 T,不计导轨电阻.当闭合S₁、断开S₂时,ab保持静止.求断开S₁、闭合S₂,ab所获得的最大速度以及达到最大速度时电路中的电功率.

Answer 1

解答：能达到的最大速度为5 m/s,达到最大速度时电路中的电功率为1 W

当闭合S₁,断开S₂时,ab保持静止,导线ab受到竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力F,且受力平衡.

即mg=F=I_ablB=

当断开S₁,闭合S₂后,导线ab做向下的变加速运动,速度不断增大,加速度不断减小.加速度变为0时,速度达到最大.

通过ab的电流为

I_ab=

导线ab所受的安培力F为

F=BI_abl=mg

ab所获得的最大速度为:

v_m==5 m/s

达到最大速度时电路中的电功率为

P=Fv_m==1 W.