题目内容
如图甲所示,足够长的平行倾斜导轨NM、PQ,两轨道间距为d,其导轨平面与水平面的夹角为θ,上端M、P之间用导线相连,处于方向垂直导轨平面斜向上的均匀变化的磁场中,磁场的磁感应强度大小随时间按如图乙所示的规律变化(Bm、T已知).质量为m的导体棒ab垂直导轨放在与M、P相距为l0的位置,其与导轨间的动摩擦因数为μ(μ>tanθ).在磁感应强度从0开始不断增大以后,ab棒将从静止开始沿导轨上滑,到t1时刻(t1<T),ab棒沿导轨通过的路程为l时,其速度达到最大值.已知ab棒上滑过程中始终与导轨垂直,且接触良好,ab棒在导轨间部分的电阻为R,导轨和电线的电阻及空气阻力可忽略不计,重力加速度为g,从t=0时刻开始计时,求:
(1)ab棒开始运动的时刻t0(最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力);
(2)在ab棒开始运动之前,通过ab棒的电荷量q;
(3)ab棒达到的最大速度vm.
(1)ab棒开始运动的时刻t0(最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力);
(2)在ab棒开始运动之前,通过ab棒的电荷量q;
(3)ab棒达到的最大速度vm.
(1)ab棒开始运动时,有 FA=mgsinθ+μmgcosθ ①
由FA=BIL,I=
,E=
S=
l0d 得,FA=
②
a在b棒开始运动的时刻t0,则有B=
t0 ③
联立①②③得
t0=
(2)电量q=It0,又I=
解得,q=
(3)当ab棒达到最大速度vm时,磁感应强度B=
t1
此时电流 I=
ab棒沿斜面方向受力平衡,有
mgsinθ+μmgcosθ=BId
解得,vm=
-
答:
(1)ab棒开始运动的时刻t0是
;
(2)在ab棒开始运动之前,通过ab棒的电荷量q为
;
(3)ab棒达到的最大速度vm是
-
.
由FA=BIL,I=
| E |
| R |
| △B |
| △t |
| Bm |
| T |
| Bml0d |
| TR |
a在b棒开始运动的时刻t0,则有B=
| Bm |
| T |
联立①②③得
t0=
| mgRT2(μcosθ+sinθ) | ||||
d2
|
(2)电量q=It0,又I=
| Bml0d |
| TR |
解得,q=
| mgT(μcosθ+sinθ) |
| dBm |
(3)当ab棒达到最大速度vm时,磁感应强度B=
| Bm |
| T |
此时电流 I=
| ||||
| R |
ab棒沿斜面方向受力平衡,有
mgsinθ+μmgcosθ=BId
解得,vm=
| l0-l |
| t1 |
| mgT2R(sinθ-μcosθ) |
| (dBmt1)2 |
答:
(1)ab棒开始运动的时刻t0是
| mgRT2(μcosθ+sinθ) | ||||
d2
|
(2)在ab棒开始运动之前,通过ab棒的电荷量q为
| mgT(μcosθ+sinθ) |
| dBm |
(3)ab棒达到的最大速度vm是
| l0-l |
| t1 |
| mgT2R(sinθ-μcosθ) |
| (dBmt1)2 |
练习册系列答案
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