题目内容
【题目】如图,间距为L的两平行金属导轨与阻值为R的定值电阻相连,导轨足够长且电阻不计,导轨所在平面与水平面成θ角。整个装置处于磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。导轨上质量为m、电阻为r的金属杆CD,在沿导轨平面向上的外力作用下,由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速直线运动,杆与导轨间的动摩擦因数为μ。设刚开始运动时t=0,求:
(1)外力随时间t的变化关系;
(2)t=t1时,电阻R上消耗的功率;
(3)0 - t1时间内,通过电阻R的电量;
(4)若t1末撤销外力,请分析说明导体棒CD的运动情况。
【答案】(1) (2)
(3)
(4) 撤销外力后,导体棒向上做加速度减小的减速运动, μ<tgθ 停止后再向下加速度减小的加速运动,当导体受力平衡时,速度达到最大并稳定。μ≥tgθ 静止
【解析】(1)根据牛顿第二定律:
FA=BIL, ,v=at
解得:
(2)
(3)
(4)撤销外力后,导体棒向上做加速度减小的减速运动。
速度减到零后,如μ<tgθ,停止后再向下加速度减小的加速运动,当导体受力平衡时,速度达到最大并稳定;如μ≥tgθ ,静止。
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