题目内容
【题目】如图所示,MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为d,导轨所在平面与水平面成θ角,M、P间接阻值为R的电阻.匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B.质量为m、阻值为r的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的拉力作用下,以速度v匀速向上运动.已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力加速度为g.求:
(1)金属棒产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R的电流I;
(3)拉力F的大小.
(4)在拉力作用下以速度v匀速向上运动足够长时间后,撤去拉力F,金属棒将继续向上运动后开始下滑,求下滑过程中的最大速度vm.
【答案】(1)Bdv (2) (3) (4)
【解析】
(1)根据法拉第电磁感应定律得E=Bdv.
(2)根据闭合电路欧姆定律得
(3)导体棒的受力情况如图所示,
根据牛顿第二定律有F-F安-mgsin θ=0
因为F安=BId=
所以F=mgsin θ+
(4)金属杆从导轨上由静止滑下,经足够长时间后,速度达最大值vm,此后金属杆做匀速运动。金属杆受重力、导轨的支持力和安培力如图所示。
安培力
对金属杆列平衡方程式:mgsin θ=
则.
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