题目内容

如图所示,两根相距为d足够长的平行光滑金属导轨位于水平的平面内,导轨与轴平行,一端接有阻值为R的电阻。在x>0的一侧存在竖直向下的匀强磁场,一电阻为r的金属直杆与金属导轨垂直放置,并可在导轨上滑动。开始时,金属直杆位于x=0处,现给金属杆一大小为v0、方向沿x轴正方向的初速度。在运动过程中有一大小可调节的平行于x轴的外力F作用在金属杆上,使金属杆保持大小为、方向沿x轴负方向的恒定加速度运动。金属轨道电阻可忽略不计。
       求:(1)金属杆减速过程中到达x0的位置时金属杆的感应电动势E;
   (2)回路中感应电流方向发生改变时,金属杆在轨道上的位置;
   (3)若金属杆质量为m,请推导出外力F随金属杆在轴上的位置(x)变化关系的表        达式。
(20分) (1)设金属杆到达x0处时,其速度为v1,由运动学公式 ………2分 解得:……1分 金属杆的感应电动势……2分 (2)当金属杆的速度减小到零时,回路中感应电流方向发生改变,设此时金属杆的位置为xm……3分 由运动学公式得……………………………………2分 (3)在金属杆沿x轴的正方向运动的过程中,设金属杆到达x处时,速度大小为v,则…………1分 金属杆的感应电动势为E=Bdv…………1分回路中的感应电流为……………………………………………………1分金属杆受到的安培力为FA=BId,方向为x轴负方向………………………………1分设x负方向为正方向,由牛顿第二定律F+FA=ma………………………………1分外力F随金属杆的位置x变化的关系为:………1分 在金属杆沿x轴的负方向运动的过程中,设金属杆到达x处时,速度大小为v,根据匀变速直线运动的对称性可知,v=………………………………1分同理,此金属杆的感应电动势为E=Bdv,金属杆受安培力:,方向为x轴正方向…………………………2分设负x方向为正方向,由牛顿第二定律F-FA­=ma外力F随金属杆位置x变化的关系为:………1分
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网