题目内容
如图所示,竖直平行导轨间距L=20cm,导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦,ab的电阻R=0.4Ω,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8 s后,突然接通电键,不计空气阻力,设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。(g取10m/s2)
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【答案】
最终速度v`=mgR/B2l2=1m/s
闭合电键时速度最大为8m/s
【解析】ab 棒由静止开始自由下落0.8s时速度大小为v=gt=8m/s
则闭合K瞬间,导体棒中产生的感应电流大小I=Blv/R=4A
ab棒受重力mg=0.1N
因为F>mg,ab棒加速度向上,开始做减速运动,产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小,当安培F`=mg时,开始做匀速直线运动。此时满足
解得,最终速度v`=mgR/B2l2=1m/s。
闭合电键时速度最大为8m/s。
本题考查的是电磁感应定律和力学综合的相关问题,根据电磁感应定律计算出感应电流大小,再根据匀速直线运动安培力与重力相平衡可以计算出最终速度;
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