如图3-6-14所示.在倾角为30°的斜面上.固定两条无限长的平行光滑导轨.一个匀强磁场垂直于斜面向上.磁感应强度B=0.4 T.导轨间距L=0.5 m.两根金属棒ab.cd平行地放在导轨上.金属棒质量mab=0.1 kg,mcd=0.2 kg.两金属棒总电阻r=0.2 Ω.导轨电阻不计.现使金属棒ab以v=1.5 m/s的速度沿斜面向上匀速运动.求: 图3-6-14(1)金属� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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如图3-6-14所示，在倾角为30°的斜面上，固定两条无限长的平行光滑导轨，一个匀强磁场垂直于斜面向上，磁感应强度B=0.4 T，导轨间距L=0.5 m.两根金属棒ab、cd平行地放在导轨上，金属棒质量m_ab=0.1 kg,m_cd=0.2 kg，两金属棒总电阻r=0.2 Ω，导轨电阻不计.现使金属棒ab以v=1.5 m/s的速度沿斜面向上匀速运动，求:

图3-6-14

（1）金属棒cd的最大速度；

（2）在cd有最大速度时，作用在金属棒ab上的外力做功的功率.

解析：（1）金属棒ab向上匀速运动时，它切割磁感线产生的感应电动势为E_ab=BLv ①

假设cd不动，则cd棒受的安培力为

F=ILB=LB ②

又cd棒所受重力的分力为m_cdgsin30°

代入数据可解得：F＜m_cdgsin30°，即在ab匀速上滑的同时，cd将沿导轨向下滑行.

cd加速下滑的过程中，回路的感应电动势越来越大，cd棒受的斜向上的安培力也越来越大，其加速度越来越小.当加速度等于零时，cd棒的速度达到最大值，此时对cd有

m_cdgsin30°=I′LB ③

ab和cd产生的感应电动势方向相同，总感应电动势为

E=BLv+BLv_m ④

回路电流为：I′= ⑤

由③④⑤代入数据可解得cd棒的最大速度为v_m=3.5 m/s，方向沿轨道向下.

（2）以ab和cd构成的整个系统为研究对象，由于二者均做匀速直线运动，所以整体的合外力为零.则作用在ab上的外力为

F′=(m_ab+m_cd)gsin30° ⑥

外力的功率为：

P=F′v ⑦

由⑥⑦代入数据得P=2.25 W.

答案：（1）3.5 m/s,沿轨道向下

（2）2.25 W

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