(2016·浙*高考)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50m，倾角θ＝53...

问题详情：

(2016·浙*高考)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻。在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T。质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连。CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m。一位健身者用恒力F＝80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直。当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)。求：

(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；

(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小；

(3)在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q。

【回答】

(1)2.4 m/s　(2)48 N　(3)64 J　26.88 J

【解析】：(1)由牛顿第二定律：

进入磁场时的速度：

(2)感应电动势：

E＝Blv

感应电流：

I＝

安培力：

FA＝IBl

代入得：

(3)健身者做功：

W＝F(s＋d)＝64 J

由牛顿第二定律：

F－mgsin θ－FA＝0

CD棒在磁场区做匀速运动在磁场中运动时间：

t＝

焦耳热：

Q＝I2Rt＝26.88 J

知识点：电磁感应单元测试

题型：计算题