(2016·浙*高考)小明設計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示，兩根平行金屬導軌相距l＝0.50m，傾角θ＝53...

問題詳情：

(2016·浙*高考)小明設計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示，兩根平行金屬導軌相距l＝0.50 m，傾角θ＝53°，導軌上端串接一個R＝0.05 Ω的電阻。在導軌間長d＝0.56 m的區域內，存在方向垂直導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度B＝2.0 T。質量m＝4.0 kg的金屬棒CD水平置於導軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區域的下邊界相距s＝0.24 m。一位健身者用恆力F＝80 N拉動GH杆，CD棒由靜止開始運動，上升過程中CD棒始終保持與導軌垂直。當CD棒到達磁場上邊界時健身者鬆手，觸發恢復裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質量)。求：

(1)CD棒進入磁場時速度v的大小；

(2)CD棒進入磁場時所受的安培力FA的大小；

(3)在拉昇CD棒的過程中，健身者所做的功W和電阻產生的焦耳熱Q。

【回答】

(1)2.4 m/s　(2)48 N　(3)64 J　26.88 J

【解析】：(1)由牛頓第二定律：

進入磁場時的速度：

(2)感應電動勢：

E＝Blv

感應電流：

I＝

安培力：

FA＝IBl

代入得：

(3)健身者做功：

W＝F(s＋d)＝64 J

由牛頓第二定律：

F－mgsin θ－FA＝0

CD棒在磁場區做勻速運動在磁場中運動時間：

t＝

焦耳熱：

Q＝I2Rt＝26.88 J

知識點：電磁感應單元測試

題型：計算題