题目内容
【题目】如图所示,倾角、宽的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小、范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上一根质最,电阻的金属棒ab垂直于导轨放置现用一平行于导轨向上的牵引力F作用在棒上,使ab棒由静止开始沿导轨向上运动,运动中ab棒始终与导轨接触良好导轨电阻不计,重力加速度g取求:
若牵引力恒定,定性论述ab棒的运动过程.
若牵引力的功率P恒为72W,则ab棒运动的最终速度v为多大?
当ab棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力,从撤去牵引力到ab棒的速度为零,通过ab棒的电量,则撤去牵引力后ab棒滑动的距离S多大?
【答案】(1)先做加速度逐渐减小的加速运动,再做匀速直线运动 (2) (3)
【解析】
(1)ab棒向上先做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到零,做匀速直线运动.
(2)当加速度为零时,ab棒最终做匀速运动,结合共点力平衡以及P=Fv求出ab棒最终的速度.
(3)根据电流的定义式,结合法拉第电磁感应定律求出撤去牵引力后ab棒滑动的距离.
(1)ab棒先做加速度逐渐减小的加速运动,即图线的斜率逐渐减小,最终做匀速直线运动,即图线与时间轴平行,v-t图象如图所示
(2)当以恒定功率牵引ab棒时,①
②
③
④
代入数据得:舍去⑤
(3)设撤去F后ab棒沿导轨向上运动到速度为零时滑动的距离为s,通过ab的电荷量,⑥
又⑦
⑧
⑨
联立⑥⑦⑧⑨各式得:.
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