题目内容
如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:
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(1)磁感应强度的大小B;
(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;
(3)流经电流表电流的最大值Im.
解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,则有
BIL=mg①
解得B=
.②
(2)感应电动势E=BLv③
感应电流I=
④
由②③④式解得v=
.
(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,设为vm
根据机械能守恒
mv
=mgh⑤
感应电动势的最大值Em=BLvm⑥
感应电流最大值Im=
⑦
由②⑤⑥⑦式解得Im
=
.
答案:(1)
(2)
(3)
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