题目内容

【题目】一绝缘楔形物体固定在水平面上,左右两斜面与水平面的夹角分别为αβα=37°、β=53°.如图所示,现把两根质量均为m、电阻为均R、长度均为L的金属棒的两端用等长的电阻不计的细软导线连接起来,并把两棒分别放在楔形体的两个光滑的斜面上,在整个楔形体的区域内存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场,在细软导线刚好拉直后由静止释放两金属棒,不计一切摩擦阻力,细软导线足够长,两导线一直在斜面上,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度为g.

(1)求金属棒的最大加速度;

(2)求金属棒的最大速度.

【答案】(1) 0.2g (2)

【解析】

试题当金属棒刚释放时,安培力为零,此时加速度最大.两棒下滑过程,先做加速度减小的变加速运动,最后做匀速运动.匀速运动时,速度最大.由平衡条件和电磁感应知识可求出最大速度

(1)根据牛顿第二定律:mg(sinβ-sinα)=ma

化简则:a=0.2g

(2)棒受力平衡时,两棒速度v最大.因两棒速度大小相等,但切割B的有效速度不同,感应电流的方向为逆时针

则在t时间内感应电动势EBLv(cosα-cosβ)

其感应电流I=

安培力Fb=IBL

设细线对棒的力为F,对右棒:mgsinβFbcosβF=0

对左棒:FFbcosαmgsinα=0

联立解:v=

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