题目内容

(12分)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L, 一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I。整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻。求:

(1)磁感应强度的大小B;

(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v

(3)流经电流表电流的最大值

(4)若导体棒从进入磁场到达电流稳定状态过程中通过电流表的电量为q,求导体棒从释放到电流稳定过程所经历的时间。

 

【答案】

(1)B

(2)v

(3)Im

(4)

【解析】(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动  BILmg                             

解得  B                                                                                                ②

(2)感应电动势         EBLv                                                                         ③

感应电流       I                                                                                         ④

由②③④式解得           v

(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm

机械能守恒           mvmgh

感应电动势的最大值           EmVLvm

感应电流的最大值       Im

解得       Im

(4)设导体棒从释放到电流稳定所经历的时间为t,进入磁场的时间为t

由动量定理得

又有

所以

 

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