Question

天花板下懸掛著兩個固定的光滑裸露導線圓環半徑為r=0.5m，相距L=1m，然后連接電路，電源電動勢E=3V，并且放入一個豎直向上的勻強磁場，B=0.4T．現在將一根質量m=60g，B電阻R=1.5Ω的金屬棒擱置其上．閉合開關后，金屬棒會上滑一定距離最后靜止在圓環某位置．問此金屬棒上升高度H=？此過程安培力做功W=？（不計其它電阻，重力加速度g=10m/s²）

Answer 1

分析：金屬棒最后靜止在圓環某位置，對金屬棒進行受力分析，根據平衡條件和幾何關系求解上升的高度．
根據動能定理研究金屬棒上滑一定距離最后靜止的過程求解安培力做功．

解答：解：（1）對棒進行受力分析：

因為靜止根據平衡條件得：
tanα=

F安

mg

=

BIL

mg

而I=

E

R

得tanα=

BEL

mgR

所以金屬棒上升的高度H=（R-Rcosα）=0.2m
（2）根據動能定理研究金屬棒上滑一定距離最后靜止的過程得：
W_安-mgH=0-0=0
得W_安=0.12J
答：此金屬棒上升高度是0.2m，此過程安培力做功是0.12J．

點評：要通過受力分析和平衡條件得出最后靜止位置的幾何關系．
動能定理是求解變力做功的常用方法．