题目内容

如图所示,MNPQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQMN。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=5Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度,cd距离NQs=1m。试解答以下问题:(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流多大?

(2)金属棒达到的稳定速度是多大?

(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,则t=1s时磁感应强度应为多大?

(1)  0.2A    (2) 2m/s      (3)0.25T


解析:

(1)在达到稳定速度前,金属棒的加速度逐渐减小,速度逐渐增大。

达到稳定速度时,有

                                                                                           (2分)

                                                            (3分)

   (3分)

(2)                                                                                                 (2分)

                                                                             (3分)

(3)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流。此时金属棒将沿导轨做匀加速运动。

                 (3分)

t时刻磁感应强度为B,则:

                                         (2分)

          故t=1s时磁感应强度                    (2分)

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