Question

如圖所示，MN為金屬桿，在豎直平面內(nèi)貼著光滑金屬導(dǎo)軌下滑，導(dǎo)軌的間距l(xiāng)=10cm，導(dǎo)軌上端接有電阻R=0.5Ω，導(dǎo)軌與金屬桿電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于B=0.5T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．若桿穩(wěn)定下落時(shí)，每秒鐘有0.02J的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，則MN桿的下落速度v=

 

m/s．

Answer 1

分析：當(dāng)桿MN達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)勻速下滑，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，根據(jù)能量守恒可知，整個(gè)電路消耗的電功率等于MN棒的重力功率，列式即可求得MN桿的下落速度v．

解答：解：桿穩(wěn)定下落時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，重力的功率等于電路的電功率，設(shè)重力的功率為P，
由題意有：P=0.02W…①
根據(jù)功能關(guān)系有：
 P=

E2

R

…②
由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E=Blv… ③
聯(lián)立①、②、③得：P=

(Blv)2

R

代入數(shù)據(jù)得：v=2m/s
故答案為：2．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點(diǎn)是分析安培力；另一條是能量，分析能量如何轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵．本題要抓住桿MN達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)速率v勻速下滑時(shí)，電功率等于重力的功率．