题目内容

螺线管处于水平向左均匀增强的磁场B1中,且B1=kt(k为已知恒量),螺线管的横截面积为S,共有N匝,总电阻为R,下接竖直放置的光滑金属导轨ef和cd,两导轨间有垂直导轨平面的匀强磁场,两导轨相距为,导轨电阻不计。现将一质量为m,电阻为r的金属杆紧贴导轨从静止释放,发现杆沿导轨向上滑动,试求杆向上的最大速度(已知杆滑到导轨最高处前已经获得最大速度)。

螺线管中产生感应电动势为

杆刚释放时,杆受的向上的安培力大于重力,向上加速滑行。当杆有速度时,切割磁感线产生感应电动势与在回路中方向相反,随杆的速度增大,回路中电流减小所受安培力减小,当二力相等时,杆达到最大速度,之后杆匀速上滑。

当杆达到最大速度时,杆切割产生电动势

回路中总电动势为

流过棒的电流为

 

此时安培力

由平衡得 

解得 

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