题目内容

如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定,轨距为d。空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B。P、M间所接阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其有效电阻为r。现从静止释放ab,当它沿轨道下滑距离s时,达到最大速度。若轨道足够长且电阻不计,重力加速度为g。求:

(1)金属杆ab运动的最大速度;

(2)金属杆ab运动的加速度为gsinθ时,电阻R上的电功率;

(3)金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中,克服安培力所做的功。

解:(1)当杆达到最大速度时

F=mgsinθ

安培力 F=BId

感应电流 I=+r

感应电动势 E=Bdvm

解得最大速度 vm=。

(2)当ab运动的加速度为gsinθ时

根据牛顿第二定律得mgsinθ-BI′d=m×gsinθ

电阻R上的电功率 P=I′2R

解得 P=()2R。

(3)根据动能定理

mgs·sinθ-WF=mvm2-0

解得WF=mgs·sinθ-。

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