题目内容

如图所示,两根相距L平行放置的光滑导电轨道,与水平面的夹角为θ,轨道间有电阻R,处于磁感应强度为B、方向垂直轨道向上的匀强磁场中,一根质量为m、电阻为r的金属杆ab,由静止开始沿导电轨道下滑,设下滑过程中杆ab始终与轨道保持垂直,且接触良好,导电轨道有足够的长度且电阻不计,求:

(1)金属杆的最大速度是多少;

(2)当金属杆的速度刚达到最大时,金属杆下滑的距离为S,求金属杆在此过程中克服安培力做的功;

(3)若开始时就给杆ab沿轨道向下的拉力F使其由静止开始向下做加速度为a的匀加速运动(a>gsinθ),求拉力F与时间t的关系式?

 

 

【答案】

(1);(2)

(3)

【解析】

试题分析:(1)受力如图所示,当mgsinθ=F安时速度最大,设为vm

  

此时电动势:,安培力:

由闭合电路欧姆定律:

    得:

(2)由功能关系,

得:

(3)经过时间t,杆的速度v=at

由牛顿第二定律:F+mgsinθ-BIL=ma

   得:

考点:法拉第电磁感应定律;牛顿定律;功能关系。

 

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