题目内容
如图竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间 OO1O1′O′ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计).求:
(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;
(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;
(3)若设ab棒由静止开始释放处为下落起点,画出棒在下落高度d+d0过程中速度随下落高度h变化所对应的各种可能的图线。
(1)设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v,
产生的电动势为E = BLv 1分
电路中电流 I =
1分
对ab棒,由平衡条件得 mg-BIL = 0 1分
解得 v =
2分
(2) 由能量守恒定律:mg(d0 + d) = E电 +
mv2 1分
解得
2分
2分
(3)设棒自由落体d0高度历时为t0,由d0 =
gt02,得t0 = ![]()
棒在磁场中匀速时速度为v =
,设![]()
1 当t0=t,即d0 =
时,棒进入磁场后做匀速直线运
2 当t0 < t,即d0 <
时,棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动
3 当t0>t,即d0>
时,棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动