题目内容

【题目】如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为θ,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向垂直导轨平面向上,虚线下方轨道粗糙且磁场方向垂直导轨平面向下.当导体棒EF以初速度v0沿导轨上滑至最大高度的过程中,导体棒MN一直静止在导轨上,若两导体棒质量均为m、电阻均为R,导轨电阻不计,重力加速度为g,在此过程中导体棒EF上产生的电热为Q,求:

(1)导体棒MN受到的最大摩擦力;

(2)导体棒EF上升的最大高度.

【答案】(1) (2)

【解析】

试题(1)根据右手定则EF向上切割磁感线产生电流方向为EF,由左手定则知MN受安培力F沿导轨向下,当EF刚上滑时,MN受安培力最大,摩擦力也最大,受力分析如图所示,

对导体棒EF切割磁感线知:

E=BLv0

由闭合电路欧姆定律知:

I=

对导体棒MN,由平衡条件得:

mgsinθ+F=Ff

①②③得导体棒MN受最大摩擦力Ff=

2)导体棒EF上升过程中,根据能量守恒定律知:

解得导体棒EF能上升的最大高度h=

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