Question

【題目】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水平置于導軌上，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．一位健身者用恒力F＝80 N拉動GH桿，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松手，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�。�

(2)CD棒進入磁場時所受的安培力FA的大小；

(3)在拉升CD棒的過程中，健身者所做的功W和電阻產生的焦耳熱Q.

Answer 1

【答案】（1）2.4m/s（2）48N（3）64J；26.88J

【解析】試題分析：（1）由牛頓定律 ①

進入磁場時的速度②

（2）感應電動勢③

感應電流④

安培力⑤

代入得⑥

（3）健身者做功⑦

由牛頓定律； ⑧

CD棒在磁場區做勻速運動

在磁場中運動時間⑨

焦耳熱⑩