题目内容
如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5m,P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度=0.2T的匀强磁场中,两金属棒、平行地搁在光滑导轨上,其电阻均为r=0.1,质量分别为=0.3kg和=0.5kg。固定棒,使在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始运动。试求:
(1)棒能达到的最大速度;
(2)当电压表读数为U=0.2V时,棒的加速度为多大?
(3)当棒的速度为时,撤去外力F,此时离棒的距离为s。为保持棒做匀速运动,可将原磁场从原值(Bo=0.2T)开始(t=0)逐渐减小,试写出磁感应强度随时间t变化的表达式。
解析:(1)当L2所受安培力F安=F时,棒有最大速度,此时电路中电流为
F安=F
由以上各式联立解得
(2)流过L2的电流
L2所受的安培力
对L2得
所以L2的加速度
(3)要使L2保持匀速运动,回路中磁通量必须保持不变,设撤去恒力F后t时刻磁感应强度为Bt,则
所以
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