题目内容
如图所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m,导轨平面与水平面成q=30°角,上端连接阻值R=1.5W的电阻;质量为m=0.2kg、阻值r=0.5W的金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图甲所示。一开始为保持ab棒静止,在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F,已知当t=2s时,F恰好为零。求:(1)当t=2s时,磁感应强度B的大小;
(2)当t=3s时,外力F的大小和方向;
(3)当t=4s时,突然撤去外力F,当金属棒下滑速度达到稳定时,导体棒ab两端的电压为多大;
(4)请在图乙中画出前4s外力F随时间的变化情况。
(1)E==L1L2=L1L2(1分),I==L1L2(1分),mg sin30°=B2IL1=L12L2,可解得B2=1T(2分),
(2)由图可知B3=1.5 T,F=B3IL1-mg sin30°=B3L12L2-mg sin30°=0.5N(2分),沿斜面向下(1分),(3)mg sin30°=BIL1(2分),I=mg sin30°/ BL1=0.67 A(1分),U=IR=1V(1分),(4)图(3分)
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