题目内容

【题目】如图a所示,一对平行光滑导轨固定放置在水平面上,两轨道间距L=0.5m,电阻R=2Ω,有一质量为m=0.5kg的导体棒ab垂直放置在两轨道上,导体棒与导轨的电阻皆可忽略不计,整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面,开始用一个外力F沿轨道方向拉导体棒,使之做初速度为零的匀加速直线运动,外力F与时间t的关系如图b所示,经过一段时间后将外力F撤去,导体棒在导轨上滑行一端距离后停止。要使撤去外力F前导体棒运动时通过电阻R的电量等于撤去外力后导体棒运动时通过电阻R的电量,

求:

⑴导体棒匀加速直线运动的加速度?

⑵匀强磁场的磁感应强度B?

⑶外力F作用在导体棒上的时间?

【答案】(1)a=2m/s2 (2)B=2T (3)t=2s

【解析】时, , , ,由牛顿第二定律得: ,则;

(2)时, ,此时导体棒速度为: ,

产生的感应电动势:

感应电流: ,

受到的安培力:

由牛顿第二定律,结合以上各式得::

代入数据可得:

(3)由题知,撤去F前后导体棒的位移相同,设撤去F时,速度为v,之后的运动时间为t1,平均电流为I1,由动量定理有: ,

又, , ,

整理得: ,

代入数据解得:

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